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, 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

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

** Programátorů je málo a horníků bez práce po uzavření dolu Paskov bude moc ** Problém řeší unikátní projekt ** Pilotní kurz dává naději, že by z horníků mohli být použitelní kodéři

28.  11.  2016 | David Polesný | 79

ASUS ZenBook 3 se začal prodávat v Česku. Je ve všem lepší než MacBook, ale bude to stačit?

ASUS ZenBook 3 se začal prodávat v Česku. Je ve všem lepší než MacBook, ale bude to stačit?

** Novinka od Asusu míří přímo proti MacBooku od Applu ** Nabídne daleko více výkonu za stejné peníze

2.  12.  2016 | David Polesný | 127