Humanoīdu robotu spiets sinhronizēts, izmantojot Quorum Sensing

Pēdējos gados dažādi uzņēmumi un laboratorijas ir izstrādājuši iespaidīgus humanoīdus robotus, kas staigā, sajaucas un pat skrien. Daži pat dejo grupās līdz 20, izpildot sarežģītas horeogrāfiskas rutīnas.

Šāda veida sinhronizācija nav viegls uzdevums. Viens veids, kā to izdarīt, ir viens robots kā līderis, kas pārraida informāciju par tā kustību un atrašanās vietu tīklā, kam seko visi pārējie roboti.

Problēma ir tā, ka tīkla dinamika nav tik paredzama, kā horeogrāfi vēlētos. Neliela aptuveni pussekundes aizkave ir izplatīta, savukārt daži ziņojumi var aizkavēties par vairākām sekundēm. Tas acīmredzami nav pietiekami labs deju rutīnai vai cita veida sinhronizētai uzvedībai.

Tāpēc robotiķu izvēlētā pieeja ir ieprogrammēt katru robotu ar deju rutīnu, sinhronizēt viņu iekšējos pulksteņus priekšnesuma sākumā un pēc tam atstāt tos.

Priekšrocība ir tāda, ka, ja veiktspēja ir pietiekami īsa, pulksteņu desinhronizācijas iespēju var samazināt. Trūkums ir tāds, ka, ja roboti kļūst desinhronizēti, piemēram, ja kāds apgāžas, sinhronizāciju nevar atgūt.

Tāpēc robotiķi ir meklējuši labāku sinhronizācijas veidu, kas ir izturīgāks pret dažādiem pārbaudījumiem un grūtībām, kas piedzīvo robotu dejotājus. Šodien Patriks Bešons un Žans Žaks Slotīns Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā Kembridžā atklāj jaunu pieeju, kuras pamatā ir kvoruma noteikšanas bioloģiskais fenomens.

Biologi jau sen ir neizpratnē par baktēriju un sociālo kukaiņu spēju sajust ne tikai tautiešu klātbūtni, bet arī to skaitu un sinhronizēt savu uzvedību.

Izrādās, ka šīs radības veic šo sinhronizāciju, izmantojot procesu, ko sauc par kvoruma noteikšanu. Tas darbojas, pastāvīgi izlaižot signālu molekulas vidē, vienlaikus mērot šo molekulu vietējo koncentrāciju.

Šī koncentrācija palielinās, jo vairāk radījumu pievienojas vietējiem iedzīvotājiem, un tādējādi tas ir efektīvs iedzīvotāju blīvuma mērs. Ja koncentrācija pārsniedz noteiktu sliekšņa līmeni, tas izraisa atšķirīgu uzvedību, piemēram, šūnu dalīšanos, patogēnu veidošanos un ligzdu veidošanu.

Tagad Bechon un Slotine saka, ka līdzīga pieeja nodrošina stabilu veidu, kā sinhronizēt humanoīdus robotus. Ideāla pieeja sinhronizācijai ir tāda, ka katram robotam ir piekļuve katra cita robota pozīcijai. Tā vietā kvoruma noteikšanas pieeja nodrošina katram robotam piekļuvi globālam mainīgajam, piemēram, vidējai pozīcijai vai vidējam pulksteņa laikam. Katrs robots var arī mainīt šo mainīgo, jo tas veicina vidējo.

Ideja ir tāda, ka, ja katrs robots mēģina sinhronizēties ar šo globālo vidējo rādītāju, spietam kopumā vajadzētu saglabāt laiku.

Šie puiši izmēģina savu pieeju ar astoņu NAO robotu grupu, ko izveidojis franču robotikas uzņēmums Aldebaran. Katram no tiem ir iekšējais pulkstenis, kas mēģina sinhronizēties ar globālo vidējo laiku, ko uztur centrālais serveris.

Ir svarīgi norādīt, ka serveris nedarbojas kā galvenais, bet roboti ir vergi, kas vienkārši seko tā signālam. Ja tiek pazaudēts savienojums ar centrālo, roboti vienkārši turpina rutīnu, bet bez centralizētas sinhronizācijas.

Tā vietā centrālais serveris ir vairāk kā sava veida vide, kuru roboti var sajust un ar kuru mijiedarboties.

Šim izkārtojumam ir būtiska priekšrocība, ka, ja viens robots nokrīt, tas var vienkārši piecelties un atkal pievienoties, kad tas ir atkārtoti sinhronizējis savas kustības ar grupu ( skaties video ).

Šis darbs ir daļa no plašākas robotikas attīstības. Salīdzinoši lētu humanoīdu robotu parādīšanās no Aldebaran un citiem uzņēmumiem nozīmē, ka tagad ir iespējama liela mēroga humanoīdu spietu sinhronizācija.

Tas ir interesanti, jo, lai gan sinhronizācija ļauj lielam skaitam robotu vienlaikus veikt vienu un to pašu, piemēram, dejot vai soļot, tā ļauj daudziem robotiem vienlaikus veikt dažādus, bet saistītus uzdevumus.

Citiem vārdiem sakot, sinhronija ir liela mēroga sadarbību veicinoša tehnoloģija. Un tas paver ceļu uz pilnīgi jaunu uzdevumu kopumu, ko varētu veikt roboti — domāt par ražošanu un būvniecību. Varbūt pat ligzdas būvēšana.

Atsauce: arxiv.org/abs/1205.2952 : Sinhronizācija un kvoruma noteikšana humanoīdu robotu barā

paslēpties