–оботы, роботы, роботыЕ


јвтор:  ристофер

ћодульные роботы или системы-трансформеры



ѕредставьте себе ситуацию, если бы структурные элементы игрушки Lego, либо другого подобного конструктора могли вести себ€ по-разумному. “о есть, собирались бы самосто€тельно в определенные конструкцииЕ »менно така€ иде€ сейчас разрабатываетс€ многими изобретател€ми-робототехниками. ѕричем исследовани€ идут сразу в нескольких направлени€хЕ

—амые долговременные проекты касаютс€ создани€ однотипных модулей, совокупность которых ведет себ€ как единое целое. Ќапример, они могут по команде собиратьс€ в здание или стену, или же в движущиес€ объекты. ƒанные модули могут функционировать отдельно, группами либо единым целым. Ёти идеи распространены как дл€ обычного, так и нано- миров. Ќапример, самособирающиес€ солнечные батареи дл€ космических станций, либо нано-роботы-строители Ч это варианты реализации одной и той же идеи.¬ данном случае возникает одна достаточно интересна€ и уникальна€ проблема, попытки решени€ которой озвучиваютс€ с периодичностью чуть ли не раз в мес€ц Ч создание искусственного коллективного разума.

Ќапример, мы описывали так называемые Ђразумныеї или Ђсамозаживл€ющиес€ї минные пол€, в которых совокупность мин выполн€ет определенную функцию Ч покрытие заданной площади. ѕри взрыве одной из них, другие перегруппировываютс€, измен€€ свою расстановку таким образом, чтобы площадь оставалась Ђпокрытойї. — одной стороны может показатьс€, что решение данной задачи €вл€етс€ очень простым Ч достаточно иметь центральный командный компьютер, который может управл€ть каждой миной по отдельности. ѕри взрыве мины, программа компьютера заново рассчитывает расстановку и дает определенные команды.

Ђ—амозаживл€ющиес€ї минные пол€

Ќо данное решение не €вл€етс€ оптимальным, поскольку требует организацию беспроводной св€зи на удаленные рассто€ни€ и т.п.  ак оказалось, гораздо проще реализовать решение данной задачи на другом уровнеЕ

Ђ—тадное чувствоїЕ

ќсобое внимание сейчас удел€етс€ изучению целеустремленного массового движени€ среди биологических форм (рыбы, птицы, насекомые). ƒанные формы не обладают высокой долей интеллекта, но вместе с тем подвержены так называемому Ђстадномуї чувству и ведут себ€ в коллективе как единый организм. Ѕританский доктор »эйн  узин (Iain D. Couzin) из ѕринстона (Princeton University) и его коллеги из ќксфорда (University of Oxford) решили более подробно изучить данный вопрос, и создали дл€ этих целей специальную компьютерную модель. –езультаты исследований получились достаточно интересными Ч в данной Ђколлективнойї модели поведени€ отсутствует сложна€ коммуникаци€, а участники группы руководствуютс€ только двум€-трем€ простыми правилами. √лавным условием коллективных действий €вл€етс€ желание одних участников держатьс€ в группе, и желание других ее участников (лидеров) двигатьс€ в определенном направлении. ¬ принципе, желание одних биологических объектов находитьс€ около других предусмотрено природой в рамках инстинкта самосохранени€ и на уровне подсознани€ (как пример, общеизвестный факт Ч сельдь, отлученна€ от сородичей, умирает от стресса). ¬ рамках проведенных исследований указано условие Ч члены группы должны всеми силами старатьс€ избегать столкновений друг с другом, то есть, двигатьс€ совместно, но на безопасном друг от друга рассто€нии. Ѕольша€ часть существ, желающа€ оставатьс€ в группе, беспрекословно повинуетс€ лидерам, количество которых намного меньше общего числа. ѕричем Ђлидерыї не отличаютс€ каким-то сверх-разумом, а €вл€ютс€ обычными представител€ми особей данной группы. »сследовани€ »эйна  узина достаточно грамотно иллюстрируют, как, использу€ нескольких Ђлидеровї и достаточно легкий в программировании Ђколлективный разумї, можно создавать, например, исследовательские группы роботов и т.п.

¬озвраща€сь к минным пол€мЕ

≈сли кажда€ мина из общего числа будет анализировать информацию по своему месторасположению относительно других, и иметь способность перемещатьс€ и выбирать оптимальные значени€ рассто€ний, то реализаци€ Ђколлективного разумаї такого минного пол€ будет происходить на самом примитивном уровне Ч не нужно никаких супер-компьютеров и т.п. ¬ данном случае кажда€ мина Ч это участник группы.

Crystalline

»эйн  узин сотоварищи затронул действительно интересную проблему, но, сейчас говор€ о Ђколлективном разуме роботовї, мы подразумеваем несколько другое пон€тие, и иерархию Ч малофункциональные управл€емые модули и единый командный центр. ¬ лаборатории робототехники ƒармутского колледжа (Dartmouth Robotics Lab) профессор ƒаниэла –ас (Daniela Rus), «ак Ѕатлер (Zack Butler) и их коллеги создали два опытных образца и виртуальную модель "двумерной самореконфигурируемой модульной системы". Ќазываетс€ она Crystalline. —аму разработку нельз€ назвать успешной, хот€ она ведетс€ с конца 90-х, да и к тому же к ней подключились специалисты из ћассачусетского “ехнологического »нститута (MIT). «адача, которую решают создатели Crystalline Ч формирование различных по форме объектов из однотипных модулей. ѕричем название ЂCrystallineї относитс€ не к проекту, и не к модул€м, а к их коллективному поведению. “о есть, Crystalline Ч это робот, состо€щий из множества одинаковых объектов и способный мен€ть форму в зависимости от ситуации. Ќачалось все с составлени€ виртуальной модели, и нужно отметить, в ней все работало отменно Ч объекты группировались в различные простые и сложные пространственные геометрические фигуры и формы (например, в форму собаки).

Ђјтомыї Crystalline

— Ђжелезнойї реализацией дело пошло гораздо хуже. »сследователи создали два типа модулей, назвав их Ђатомамиї.  аждый из них имеет квадратную форму, оснащен двигателем, микропроцессором и инфракрасным датчиком. »значально были поставлены самые простые задачи, а именно создание фигур только в горизонтальной плоскости (2D). »х выполнение протекало медленно и не всегда корректно. ’от€, не совсем определенно сказано о реализации реальных испытаний, например, непон€тно, каким образом программировались задачи. ¬едь, по существу, Crystalline разрабатываетс€ как полиморфный робот, способный самосто€тельно принимать решени€ по изменению своей формы в зависимости от обсто€тельств. Ќапример, он движетс€ в некоем определенном направлении и встречает сложное преп€тствие.  ак один из вариантов действий Ч разбиение всей структуры на несколько групп, преодоление преп€тстви€ и обратное соединение модулей в первоначальную форму. ѕока же Ђатомыї работают на уровне изучени€ азов строевой подготовки Ч 12 модулей, сто€щих в одну линию, могут разбиватьс€ на четыре группы по три Ђатомаї.

M-TRAN II



японский Ќациональный институт передовых индустриальных наук и технологий (AIST) также заинтересовалс€ модульными системами, и на сегодн€ они могут гордитьс€ своей разработкой "самореконфигурируемой модульной системы" Ч M-TRAN II (аббревиатура от Modular TRANsformer).


Ёто достаточно интересное изобретение, предусматривающее возможности создани€ сложных структур из однотипных модулей, состо€щих из двух частей Ч пассивного и активного блоков (см. рисунок). ¬ пассивном отсеке находитс€ элемент питани€, посто€нные магниты, расположенные на внешних сторонах корпуса, модули CPU и другие электронные элементы. јктивный блок также имеет систему посто€нных магнитов, но они расположены на специальных коммутационных платах. јктивный и пассивные блоки соединены специальным св€зующим звеном с двигател€ми, позвол€ющим делать отклонение в пределах 180 градусов. ѕри коммутации нескольких модулей, активные блоки одних присоедин€ютс€ к пассивным других, и наоборот.


»з данных модулей можно собирать целые структуры, в частности, на сайте исследователей можно увидеть всевозможных змей, 4-х-6-тиногих тварей и т.п.

The Molecule Robot



ƒармутский колледж, разработавший Crystalline, также не осталс€ в стороне и предложил решение, подобное M-TRAN, назвав его The Molecule Robot. —труктурные элементы, как пон€тно, названы Ђмолекуламиї. Ќа первых стади€х разработки были изобретены однотипные модули, соедин€ющиес€ между собой с помощью электромагнитов, как и в M-TRAN. Ќо это решение дартмутским исследовател€м показалось не совсем эффективным, поэтому во втором варианте Ђмолекулї они попытались его усовершенствовать, а в третьем и вовсе отказались от электромагнитных вариантов соединени€. ¬место них было предложено использование парных Ђженскихї и Ђмужскихї модулей с возможност€ми зубчатого соединени€. ѕрограммно The Molecule Robot управл€етс€ на двух уровн€х Ч низкоуровневом ассемблерном коде процессоров самих Ђмолекулї, высокоуровневых программах внешней рабочей станции. ѕока вс€ система доступна только в виде виртуальных эмул€ций. ќб испытани€х реальных моделей пока информации нет.

ѕодытожимЕ

¬ вариантах Crystalline, M-TRAN II, The Molecule Robot мы имеем практически один и тот же подход в области реализации Ђколлективного разумаї Ч каждый модуль-элемент наделен минимумом необходимых разумных функций, позвол€ющих работать с некоторой долей самосто€тельности, а Ђосновной мозгї в виде командного компьютера €вл€етс€ главным модулем управлени€. »сследовани€ »эйна  узина показывают другую сторону решени€ данной проблемы.   сожалению, пока слабо изученную. —уть ее состоит в том, что группа объектов ведет себ€, руководству€сь решени€ми Ђлидераї или группы Ђлидеровї, существенно не отличающегос€ (отличающихс€) от других по разуму. ¬ этом случае нет необходимости в создании сложных форм искусственного интеллекта, и достаточно соблюдени€ самых простых правил коммуникаций. ”читыва€ тот факт, что самые современные роботы сейчас не намного умнее муравь€, индустрии, так или иначе, нужно будет пройти этап реализации Ђколлективного разумаї, то есть пойти по пути эволюции.

¬ завершении

 ак и говорилось во вступлении, индустри€ от теории в розовых тонах перешла к рутинной практике. я думаю, что вполне реальны планы министерства обороны —Ўј по роботизации армии к 2025 году. ѕравда сделано это будет, скорее всего, самым простым и очевидным способом Ч распределение функций между роботами и командным центром. √онки DARPA Grand Challenge должны показать, на какую долю самосто€тельности вообще могут рассчитывать современные роботы.

—тр.1 - Ќазад

 лючевые слова:
роботы
роботыЕ
модулей
группы
Crystalline
форму
объектов
задачи
модули
Molecule
решени€
Robot
лидеров
уровне
коллективного
элементы
разума
реализации
системы
–оботы
роботы
роботыЕ
¬оенные роботы
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

¬оенные боевые роботы


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.