Nauka  / Artykuł

Zobacz jak zbudowane na wzór termitów roboty same tworzą skomplikowane struktury

Termity i inne owady tworzące społeczności zawsze nas fascynowały. W jakiś sposób potrafią one (choć jest ich miliony w kolonii, i każdy z nich widzi tylko kawałek świata wokół siebie), zorganizować na tyle, że nie tylko budują termitiery oraz tunele, ale i utrzymują stały mikroklimat we wnętrzu termitiery i bronią swojej królowej, która ponoć może żyć nawet 45 lat... Do tego nie sposób wskazać w kolonii termitów miejsca które można by nazwać jej centrum dowodzenia. W jakiś sposób termity współdzielą ze sobą wszystkie potrzebne informacje za pomocą sygnałów chemicznych.

Pomysł prostych urządzeń, każde zgodne tylko do podstawowych zadań, pojawiał się w filmach i literaturze science-fiction od dawna. Na przykład w ten sposób przedstawieni są sztuczni mieszkańcy planety Regis III w książce Stanisława Lema "Niezwyciężony". Te istoty to automaty które "wyewoluowały" właśnie w ten sposób - każdy z nich maksymalnie się uprościł, posiada jednak rodzaj interfejsu do połączenia się z innymi w razie potrzeby wymiany informacji.

Termes2_0

Czegoś bardzo podobnego dokonali w trakcie czteroletniego eksperymentu naukowcy pracujący w Uniwersytecie Harvarda.

Zainspirowani byli również termitami, ich umiejętnością dokończenia budowy, i faktem, mimo że poszczególne osobniki w trakcie budowy umierają, to są zastępowane przez kolejne, które doskonale wiedzą jak kontynuować pracę.

Wynik ich działania to system TERMES, który pokazuje, że wspólnota prostych robotów potrafi budować złożone, trójwymiarowe konstrukcje, bez potrzeby posiadania dowódcy, ani nawet bez przypisanych konkretnych ról.

Roboty TERMES budują wieże, zamki i piramidy z piankowych klocków, dobudowując sobie rampy, tam gdzie jest konieczność dosięgnięcia wyższego poziomu. Twórcy TERMES-a chcieliby kiedyś widzieć je zatrudnione przy układaniu wałów przeciwpowodziowych lub przy tworzeniu pierwszych konstrukcji dla osadników na Marsie.

"Naszą główną inspiracją była koncepcja zapożyczona od społeczności termitów, polegająca na możliwości zbudowania czegoś złożonego jako grupa, bez konieczności posiadania nadzorcy, ale i bez konieczności ciągłego dyskutowania co kto ma robić" - mówi jedna z naukowców, Radhika Nagpal, współtwórczyni platformy Bioinspired Robotics.

Tworząc TERMES-a, naukowcy odeszli od sposobu w jaki pracują ludzie. Zazwyczaj najpierw powstaje plan, a następnie zadania są rozdzielane pomiędzy robotników posiadających konkretne kwalifikacje.

Roboty TERMES pracują inaczej: żaden z nich nie wie co robią inne, i może w każdej chwili być zastąpiony przez innego, wykonującego ten sam program.

Termes1

Naukowców interesuje również obserwacja, jakie wysokopoziomowe zachowania wytworzą się, gdy wiele robotów współpracuje nad tym samym zadaniem.

Każdy z nich może wykonywać jedną z następujących czynności:

  • Poruszaj się do przodu, do tyłu, lub wykonaj skręt
  • Wejdź lub zejdź z wysokości jednej cegiełki
  • Podnieś cegłę, lub opuść niesioną cegłę przed sobą
  • Wykryj cegły i roboty w bezpośrednim otoczeniu
  • Ustal swoje położenie względem cegiełki - źródła (seed brick) w celu orientacji w którym miejscu budowli jesteś.

Jak widać taki prosty zestaw czynności wystarcza do napisania programu, który w rezultacie doprowadzi do zbudowania skomplikowanej struktury.

A program (taki sam dla każdego z robotów) jest naprawdę bardzo prosty: polega generalnie na wyszukiwaniu wolnych miejsc do wypełnienia cegłami, odnajdowaniu wolnej cegły, przemieszczeniu się z nią, położeniu w nowym miejscu, i... rozpoczęciu programu od nowa.

Cały rezultat jest bardzo inspirujący i obiecujący na przyszłość. Może się okazać, że tworzenie wielu prostych, uniwersalnych maszyn które ze sobą współpracują jest tańsze i bardziej efektywne niż budowanie automatów które są bardzo złożone ale służą do jednej, konkretnej rzeczy. Mam nadzieję zobaczyć wkrótce koncepcję TERMES w zastosowaniu praktycznym - czas pokaże, czy zostanie ona szerzej wykorzystana.

Źródło: Harvard, Science Daily

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst