Рой из тысячи микроботов продемонстрировал коллективное поведение

Килоботы в количестве более тысячи штук общаются с соседями при помощи инфракрасных сигналов

Килоботы в количестве более тысячи штук общаются с соседями при помощи инфракрасных сигналов
(фото Harvard SEAS).

Армия ботов способна принять почти любую двухмерную форму, например, форму морской звезды

Армия ботов способна принять почти любую двухмерную форму, например, форму морской звезды
(фото Harvard SEAS).

Килоботы в количестве более тысячи штук общаются с соседями при помощи инфракрасных сигналов
Армия ботов способна принять почти любую двухмерную форму, например, форму морской звезды
Ранее робототехникам удавалось добиться группового перемещения нескольких сотен устройств. Но недавно инженеры создали армию из тысячи микроботов, каждый размером с небольшую монету. Новички, подобно муравьям, способны действовать сообща и менять форму создаваемого объекта.

Учёные из Гарвардского университета сконструировали целую армию из небольших килоботов, каждый из которых размером с небольшую монету. Роботы в количестве 1024 штук способны взаимодействовать на примитивном уровне со своими соседями, что позволяет "армии" использовать основы коллективного сознания для построения двухмерных конфигураций.

Роботы шайбообразной формы, так называемые килоботы, довольно недороги в изготовлении — их стоимость составляет примерно $20 за штуку (около 700 рублей). За их движение отвечают два миниатюрных вибрирующих двигателя. Каждой единицей армии машин управляет особая программа, которая задаёт правила принятия определённой формы, которую боты должны сформировать в итоге.

Армия ботов способна принять почти любую двухмерную форму, например, форму морской звезды
(фото Harvard SEAS).

К примеру, вначале килоботы расположены довольно плотно друг к другу в произвольной форме на плоской поверхности. Затем четыре бота-инструктора помещаются в скопление, и роботы на дальней стороне от них начинают медленно двигаться по направлению к инструкторам.

Для передачи информации роботы используют инфракрасный свет. При этом каждый отдельный бот способен взаимодействовать с несколькими своими соседями и измерять расстояние до них. Обычные боты не способны влиять на весь коллектив.

В роли отправных точек системы координат выступают роботы-инструкторы. Информация об их местоположении распространяется по цепочке от бота к боту.

Таким образом остальные роботы в строю получают возможность определить своё местоположение и сравнить его с тем местом-целью, которого необходимо достичь. Реконфигурация из свободной формы в заданную занимает у роботов около 12 часов — за это время боты выстроятся в виде звёздочки или, к примеру, буквы "К".

"Реконфигурируемая армия килоботов похожа по своему поведению на муравьёв, способных строить целые мосты из собственных тел. Это так называемое модульное поведение позволяет единицам системы быстро адаптироваться к окружающей среде", — рассказывает в пресс-релизе Гарвардского университета ведущий автор исследования Майкл Рубинштейн (Michael Rubenstein).

По мнению инженеров, их проект может быть полезен при создании программируемой материи: крошечные роботы, каждый размером с песчинку, смогут принимать форму то ножниц, то гаечного ключа, то кофейной чашки. Однако до такого будущего ещё далеко, поскольку пока что килоботы способны принимать только двухмерную форму, но не трёхмерную, да и сцепленность, а также механические свойства получаемого объекта пока оставляют желать лучшего.

"Программируемая материя может стать следующим шагом после трёхмерной печати, поскольку участие человека не потребуется вообще — микроботы сами примут необходимую форму", — говорит Рубинштейн, чья статья в соавторстве с коллегами вышла в журнале Science.

В данный момент гарвардские инженеры пытаются разрешить некоторые неочевидные проблемы своей разработки. Из-за небольшой разницы в скорости движения боты могут создавать заторы и препятствовать перемещению соседей, что, во-первых, замедляет работу, а во-вторых, может создавать сбои в отлаженной системе. К тому же, утверждает Рубинштейн, скорость реконфигурации необходимо будет сократить.

В будущем инженеры планируют использовать свою разработку для создания прототипа модульного самоорганизующегося робота. Такая машина могла бы самостоятельно менять форму и подстраиваться под ситуации, будь то спасительная или военная операция, или простая сборка мебели в доме у человека с ограниченными возможностями.

Помимо футуристических инженерных применений армию микроботов можно использовать как модель для изучения коллективного поведения психологами и поведенческими биологами. На основе компьютерного алгоритма можно разработать массу ситуаций, выход из которых неочевиден. Так исследователи надеются понять природу коллективного сознания и поведения в вопросах решения проблем.

Также по теме:
Армия из сотни килоботов научилась действовать сообща
Американцы продемонстрировали манёвры роя из 20 миникоптеров
Роботы-муравьи помогут в производстве сложных структур и электроники
Роботы-термиты самостоятельно построили фигурную стену
Роботы-муравьи проявили элементарный коллективный разум