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
Princip feromonů pro ovládání velkého množství 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.

a7NI5qs.jpg
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.

 2015-11-28 v 14.17.05.jpg
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).

Článek patří do rubrik: Technologie, Roboti


2 komentářů

Diskuze

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

Další podobné články


Microsoft a Facebook ovládnou Atlantik. Položí na jeho dno superkabel MAREA

Microsoft a Facebook ovládnou Atlantik. Položí na jeho dno superkabel MAREA

** První kabel spojil Ameriku a Evropu už v pol. 19. století ** Před 20 lety tekl internet mezi oběma kontinenty přes satelity ** Dnes vše ovládají datové superkabely

Včera | Čížek Jakub | 41

Roboti by podle vědců měli cítit bolest a rychle reagovat

Roboti by podle vědců měli cítit bolest a rychle reagovat

** I jednodušší roboti by měli mít senzory chránící proti poškození, tvrdí vědci ** Ochrana proti poškození může být užitečná stejně jako u člověka ** Roboti vybavení takovým systémem budou méně poruchoví

28.  5.  2016 | Javůrek Karel | 7


Aktuální číslo časopisu Computer

Testy nejnovějších produktů na českém trhu.

Informace ze světa internetu i bezpečnosti.

Plné verze programů zdarma pro všechny čtenáře.