Princip feromonů pro ovládání velkého množství robotů

  • Vědci dokázali simulovat biologický systém feromonů
  • Feromony umožňují jednoduchý způsob ovládání roje robotů
  • Systém zjednoduší výzkum samoorganizující se hejn robotů

Pokud jde o základní principy spolupráce mezi větším počtem organismů, obzvláště pak z oblasti hmyzu, poměrně rozšířeným systémem je použití feromonů, které v rámci chemických molekul mohou sloužit k rychlé a jednoduché komunikaci mezi jedinci ve skupině. Může jít o varování před útokem, sexuální zájem nebo třeba značení cesty, teritoria a podobně.

Vědci přejímají mnoho biologických technik, které se evolucí postupně vyvinuly pro specializované použití a feromony jsou jedním z nich. Poměrně dlouho se tímto systémem zabývalo několik skupin, ale teprve nyní se podařilo vytvořit použitelnou simulaci, která dává naději na budoucí reálné nasazení v robotické oblasti.

Místo chemie zatím stačí jen světlo

Vědci z Lincolnské univerzity ve Velké Británii se pochlubili úspěšnou replikací systému feromonů u robotů, přičemž hlavní předností oproti současným technikám je právě v jednoduchosti a nenáročnosti při komunikaci většího počtu robotů.

V oblasti inteligence hejna se v posledních letech poměrně hodně pokročilo díky podrobnému zkoumání biologických systémů třeba u mravenců, ptáků, včel, ryb a dalších. Tyto biologické systémy se spoustou jedinců využívají feromony pro kolektivní chování bez nutnost centralizovaného řízení, jedná se tak o samoorganizující se systémy, které jsou díky tomu decentralizované a dokáží si tak bez problémů poradit s výpadkem jedinců.

Vytvořená simulace systému feromonů nefunguje na bázi chemie, jako tomu bylo u dříve neúspěšných pokusů podobnou techniku napodobit, ale na principu vysílání světla z displeje a jednoduché levné kamery.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka systému s miniroboty a simulací feromonu

Vyvinutá platformu s označením COS-phi (Communication System via Pheromone) se skládá z levných miniaturních robotů Colias-Φ na bázi open hardwaru s cenou kolem 600 korun a také lokalizačního systému, který je dostupný rovněž jako open source. Právě tento lokalizační systém se stará o vypouštění simulovaného feromonu, který je reprezentován světelnou čárou s rozdílnou hustotou a jasem, která postupně mizí, podobně jako chemické feromony.

Škálování a testování

Na základní princip fungování v podobě sledování simulované feromonové stopy se můžete podívat na videu. Jak je vidět, platforma umožňuje velmi snadno testovat různé kombinace s různým počtem robotů „v hejnu“. Jednotlivé druhy feromonů lze simulovat jinou barvou. Díky snímáním většího počtu barev simulující různé feromony, lze vytvářet větší počet rozličných příkazů i pro konkrétní jedince z jiné skupiny či jiného druhu.

Klepněte pro větší obrázek
Detail minirobota Colias-Φ s cenou kolem 600 korun

Vědci tak mohou ještě podrobněji zkoumat přesné využití a efektivitu těchto systémů v odlišných konfiguracích. Na videu můžete vidět rozdíly mezi rychlým a pomalejším vyprchávání feromonu v prostoru dle jeho hustoty nebo větší počet robotů v daném prostředí.

Už současný systém funguje velmi dobře a poměrně přesně i při náhodném rozmístění robotů v neznámém prostoru.

Jednoduchá komunikace pro jednoduché roboty

Komunikační systém využívající principů feromonů se samozřejmě nemůže rovnat s pokročilými systémem rozpoznávání obrazu, přenosu velkého množství dat a podobně. Tyto systém ale samozřejmě vyžadují také mnohem vyšší výpočetní výkon jak na straně zpracování dat, tak i přijímání a vysílání.

Tento jednoduchý ale funkční systém i pro větší množství robotů ve skupině může najít uplatnění u různých miniaturních robotů, do kterých nelze dostat výkonné procesory a antény. Použití světla je přitom pouze částí výzkumu, na kterém je platforma postavená.

Systém lze ale pochopitelně upravit i pro použití třeba se zvukem, rádiovým signálem a třeba i chemickými molekulami, které organismy běžně používají. Představte si tak třeba umělý druh „chytrých“ krvinek, který bude cirkulovat vaším tělem v počtu miliard kusů. Vše musí v takovém případě fungovat extrémně úsporně a efektivně pomocí jednoduchý principů a technologií například v boji proti virům.

Podrobné infomace o výzkumu naleznete v oficiálním materiálu (PDF).

Témata článku: Technologie, Roboti, Hmyz, Robota, Lincoln

2 komentáře

Nejnovější komentáře

  • r4in 28. 11. 2015 15:33:39
    Co se jenom může pokazit. Vůbec, ale vůbec nic mě nenapadá... :-/
Určitě si přečtěte

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

** Gary Kildall pochopil, že levné výpočetní čipy mohou posloužit jako univerzální počítače pro všechny ** Připravil pro ně proto první operační systém ** Později mu systém vyfoukl Microsoft a nazval ho MS DOS

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 52

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

** Už je to tady, lidé přestávají chápat počítače ** Systémy neuronových sítí začínají pracovat tak, že ani jejich tvůrci přesně neví, co se uvnitř děje ** Do budoucna to může být závažný problém

24.  4.  2017 | Jakub Čížek | 112

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

** Slavný osmibitový počítač Sinclair ZX Spectrum byl uveden právě před 35 lety ** Připomeňte si tento průkopnický počítač v tematických článcích ** Podívejte se, jak funguje dnes

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 13

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

Správný počítač má alespoň dva monitory. Anebo je to jinak?

** David si nedokáže představit práci bez dvou a více monitorů ** Kubovi naopak stačí jeden a ve více displejích se ztrácí ** Jaký přístup je lepší?

23.  4.  2017 | Jakub Čížek | 59

Český Google Překladač začal používat umělou inteligenci. Konec „drahoušků zákazníků“

Český Google Překladač začal používat umělou inteligenci. Konec „drahoušků zákazníků“

** Google ve svém překladači roky používal statistickou technologii ** Nyní zavádí strojové učení a neuronové sítě ** Rozdíl by měl být zvláště na větších textech patrný už nyní

20.  4.  2017 | Jakub Čížek | 31

Brno otevřelo největší českou dílnu pro bastlíře. Kladívka, vrtačky, 3D tiskárny, laserové řezačky. Je tu vše

Brno otevřelo největší českou dílnu pro bastlíře. Kladívka, vrtačky, 3D tiskárny, laserové řezačky. Je tu vše

** Máte nápad, ale chybí vám stroje a pořádná dílna? ** Chcete postavit ptačí budku, nebo krabičku pro Arduino? ** Brno otevřelo svůj FabLab – laboratoř pro bastlíře

19.  4.  2017 | Jakub Čížek | 31


Aktuální číslo časopisu Computer

První test AMD Ryzen

Velké testy: 22 powerbank a 8 bezdrátových setů

Radíme s koupí Wi-Fi routeru

Co dokáží inteligentní domy?