Moderní roboti obsahují spoustu senzorů a výpočetní výkon schopný zpracovat, vyhodnocovat a porovnávat množství objektů. Vědci ale zjistili, že pro samoorganizaci není nutný takřka žádný výpočetní výkon.
Samoorganizace je proces, který můžeme vidět všude kolem nás a v rámci různých úrovní. Ať už jde o fyziku, chemii, matematiku, biologii nebo zvířecí skupiny či lidskou společnost, samoorganizace udržuje vnitřní organizaci systému bez toho, aniž by bylo potřeba jakékoli vedení.
Hejna ptáků jsou typickou ukázkou samoorganizace v přírodě (Zdroj: Wikipedia)
Asi nejtypičtějším příkladem, který určitě každý z nás zná, jsou hejna ptáků nebo ryb, u kterých lze samoorganizaci vidět poměrně snadno. Vědci nyní s jednoduchými roboty ukázali, jak lze dosáhnout samoorganizace bez nutnosti inteligence, složitých výpočtů, paměti nebo znalosti okolí.
Když roboti táhnou spolu
Vědci z univerzity v Sheffieldu se pokusili samoorganizaci v té nejjednodušší podobě vytvořit pomocí jednoduchých malých robotů, kteří se pohybují po ploše.
Reálný test byl proveden s 40 roboty, přičemž každý měl pouze optický senzor, který byl napojen na primitivní rozhodovací soustavu – zda je v obraze stejný robot či nikoli (pozitivní nebo negativní zpětná vazba). Podle situaci tak nastane rotace nebo posun. A to je vše. Trochu to připomíná jednoduchá pravidla například Game of Life, která nakonec vyústí ve složité a komplexní systémy..
Žádné vyhodnocování vzdálenosti, povrchu, žádné porovnání s předchozím snímkem – nic se neukládá, roboti reagují vždy jen v danou chvíli. Zkrátka žádné výpočty. To poměrně boří současné složité systémy, které byly nutné pro tvorbu robotických hejn. Díky jednodušší samoorganizaci tak není nutné mít v případě každého robotu složité a velké součástky a vše může fungovat jednoduše a pomocí miniaturních konstrukcí.
Jednou z výhod samoorganizujících se systémů je i větší odolnost proti chybám. Pokud někteří jedinci ve skupině budou nějakým způsobem poškození, většina ostatních jedinců ve skupině udrží hejno funkční a nedojde k rozkladu skupiny.
Tisíce robotů pracujících spolu
Vědci byli schopní vytvořili počítačovou simulaci, na které ověřili, že na stejném principu lze dosáhnout samoorganizace i v rámci tisíců robotů. V současné verzi se samozřejmě počítá pouze s dvourozměrnou plochou, na které roboti operují, další fáze je tak trojrozměrné prostředí.
Spousta robotů může pracovat jako jeden a nepotřebují k tomu žádné složité výpočty, komunikaci nebo paměť (Zdroj: University of Sheffield)
Absence jakýchkoli složitých čipů by mohla umožnit nejen tvorbu miniaturní robotů o velikost komára, kteří se budou třeba starat o sběr dat v daném okolí, ale také konstrukci nanorobotů určených pro lidské tělo.
Takoví nanoroboti by mohli mít zcela jednoduchou konstrukci a přes to by mohli společně plnit složitější úkol. Jedním z klíčových prvků je absence znalosti okolí. Roboti tak nemusí zpracovávat nadbytečné informace, které by byly výpočetně náročné, aby splnili zadaný úkol.
Stejně jako ptáci neřeší, zda „být či nebýt“ a proč je vlastně v noci tma, dokážou coby skupina pracovat jako chytrý celek bez vůdce, který by určoval a řídil jednotlivce ve skupině. Ostatně takto funguje civilizace obecně také. Výzkum má za cíl v podobném samoorganizujícím stylu interagovat i s okolními objekty a posunout laťku možností na další a použitelnější úroveň.
Jedním z příkladů využití je i velký počet miniaturních robotů, kteří se třeba starají o pole a sbírají data nebo rovnou ošetřují dané plodiny. A kdo ví, třeba se jednou dočkáme i efektivnějších robotů, kteří nahradí přírodní opylovače.
Abstrakt k výzkumu Self-organized aggregation without computation.
