Роботы-термиты самостоятельно построили фигурную стену

o_895646

Термиты — природный образец трудолюбия. Без каких-либо чертежей или указаний сверху эти насекомые способны организовать команду и построить себе жилище из подручных материалов. Инженеры из Гарвардского университета задались вопросом: смогут ли роботы справиться с аналогичной задачей? Джастин Верфель (Justin Werfel) и его коллеги разработали новый компьютерный алгоритм, который вычисляет, как несколько автономных роботов могут построить конкретную структуру — модель небоскрёба или пирамиды, например, следуя при этом серии простых инструкций. Исследователи начали с простой задачи: трём роботам поручили строительство одноэтажной стены в форме трезубца. Боты справились с заданием за полчаса и совершенно без вмешательства человека. Роботы Исида, Кали и Наргун учатся строить сложные конструкции, следуя простым заданиям (фото Eliza Grinnell, SEAS Communications). С 1995 года учёные размышляли над тем, как можно осуществить подобное задание. Некоторые специалисты в области поведенческой биологии сегодня уже используют роботов с «искусственным интеллектом», чтобы лучше разобраться в поступках животных, однако применение аналогичных задач в интересах человека — для строительства конструкций — до сих пор не имело успеха в инженерных науках. Компьютерная программа Верфеля создана по очень простому принципу: она формулирует задания в обратном порядке от завершённой желаемой конструкции до самого начала строительства. Таким образом формируются команды о направлении движения для роботов и методе раскладывания строительных блоков. Собственно порядок настраивания кирпичей не указан. Роботы, как и их природные «прототипы» термиты, не получают каких-либо специфических указаний. Вместо этого они видят, сколько кирпичей им ещё предстоит положить и настраивают их один на другой в конкретном месте строительства; всё это продолжается до тех пор, пока задача полностью не завершится. Каждый робот оснащён четырьмя колёсиками-ножками и фронтальным погрузчиком, который может поднять кирпич 4 сантиметра высотой и площадью в 21,5 квадратных сантиметра (фото Eliza Grinnell, SEAS Communications). «Фактически боты просто реагируют на предметы, которые попадаются на их пути», — поясняет Верфель в пресс-релизе. Тестировать завершённую компьютерную программу взялась роботехник и коллега Верфеля Кирстин Петерсен (Kirstin Petersen http://www.eecs.harvard.edu/~kirstin/). Она создала трёх простейших роботов малого размера и назвала их Исида, Кали и Наргун — в честь языческих божеств. Каждый был оснащён четырьмя колёсиками-ножками и фронтальным погрузчиком, который может поднять кирпич 4 сантиметра высотой и площадью в 21,5 квадратных сантиметра. На борту каждого бота имеются специальные датчики, при помощи которых они опознают белый и чёрный цвета нужных кирпичиков, а также «видят» присутствие товарищей по стройке. Движения «термитов» хоть и не столь пластичны, но всё же вполне эффективны: они умеют двигаться пошагово вперёд, назад, вверх, вниз и поворачивать влево-вправо. В своей работе инженеры Джастин Верфель и Кирстин Петерсен вдохновлялись трудолюбием термитов (фото Radhika Nagpal). Компьютерная программа сообщила роботам о необходимости построить трезубец из 10 кирпичей. По три блока были выстроены в ряд, а белая стрелочка на полу указывала направления к строительным материалам. Роботы кружили вокруг кирпичей до тех пор, пока их датчики не засекли белую стрелку. После этого оно взобрались на блоки, захватили их и направились к строительной базе, чтобы начать конструирование трезубца. Цикл «подойти к стрелке, захватить кирпич и поставить его в нужном месте» каждый из роботов повторил несколько раз. При этом они не знали, когда завершится их задание — просто реагировали на присутствие или отсутствие блоков, которые ещё можно использовать. Такие боты могут строить до бесконечности или, по крайней мере, до тех пор, пока у них не сядет батарейка. В перспективе технология, отработанная Верфелем и его командой, может иметь массу практических применений. Например, роботы могут строить насыпи для предотвращения потопов, что является довольно опасной задачей даже для профессионалов. Важно понимать, что в отличие от дорогих высокотехнологичных роботов, разработкой которых занимается в данный момент агентство DARPA, роботы-термиты могут быть расходным материалом и потеря нескольких из них не поставит под угрозу ход всей операции. Как поясняют Петерсен и Верфель в своей статье, опубликованной в журнале Science, ключ к успеху — это не только простота самих ботов, но и простота заданий. Пошагово, уверены инженеры, можно строить самые сложные и изысканные конструкции. И это они намерены доказать в ближайшее время.

Теги:

Трекбэк с Вашего сайта.

Оставить комментарий  

Политика

Проишествия

Авто-мото

Архивы