Разработка искусственных тараканов идёт полным ходом


Источник: epfl.ch и zhelezyaka.com



Сегодня мы с Вами разберёмся в повадках тараканах и поймем как можно использовать их навыки при разработке роботов.

Тараканы вдохновили ученых на создание робота

Как оказалось, тараканы и гекконы способны совершать некоторые акробатические приемы, о которых раньше ученые не знали. Например, тараканы умеют переворачиваться на обратную сторону поверхности, цепляясь задними лапками, как показано на рисунке. При перевороте эти насекомые используют собственное тело как маятник, выдерживая значительные перегрузки.

насекомые используют собственное тело как маятник
насекомые используют собственное тело как маятник


Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли решили создать робота, который смог бы выполнять похожие трюки. Разработанное учеными устройство под названием DASH может переворачиваться так же, как тараканы. Робот имеет больший, чем у тараканов, размер. Его длина составляет 10 см, вес - 16 г, сообщает IEEE Spectrum. Если гекконы имеют особые волоски, позволяющие им лучше цепляться за поверхность, то DASH снабжен липучками: одна половинка липучки прикреплена к его ноге, вторая - к поверхности дощечки.

Действующая 3D модель искусственного таракана
Действующая 3D модель искусственного таракана



Испытание сконструироанного робототехнического таракана
Испытание сконструироанного робототехнического таракана


Видео ролик исследователей в котором видно как ведуют себя тараканы при перевороте и как хорошо удалось молодым учёным скопировать данное поведение:



Тараканище InsBot: шпион-провокатор в мире насекомых


Рассказывает учёный, разработавщий искусственного таракана:

Он ведёт себя практически так же, как таракан. При этом он ещё и пахнет как таракан. Другие тараканы принимают его в свою компанию. И всё же это — не таракан. Это робот. И создавшие его учёные говорят, что робот-таракан — крупное достижение в контроле человечества над животным миром. Разработкой автоматизированного шпиона в тараканьем стане занимаются исследователи из трёх стран — Франции, Бельгии и Швейцарии. Уже сейчас InsBot в принципе способен проникать в группы тараканов, влиять на них и изменять их поведение. А в течение десятилетия прикинувшийся тараканом лазутчик будет выводить мерзких насекомых из тёмных кухонных закоулков на чистую воду — туда, где они могут быть уничтожены.

клетка таракана
клетка таракана позволяет тараканам принимать механизм за своего

Причём разработчики робота-агента мечтают вовсе не о том, чтобы раз и навсегда извести тараканов. Их замыслы глобальнее. Используя роботов, они хотят управлять животными. С самыми благими намерениями, конечно. К примеру, новые технологии могли бы помочь пастухам — останавливать овец, готовящихся спрыгнуть с утёса, или содействовать птицеводам — предотвращать панику среди цесарок, заставлять двигаться их цыплят. И, возможно, так далее, но пока планы ограничены вышеназванными тремя. Идея об использовании различных приманок для управления животными очень стара. Охотники и рыбаки занимаются этим много лет, — рассказывает координатор программы Жан-Луи Денебург (Jean-Louis Deneubourg) из бельгийского Национального фонда научных исследований (Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek).

— Цель этого проекта состоит в том, чтобы создать робота или подобную ему вещицу, способную к объединению и общению с животными". Таким образом, InsBot — это только первый шаг, демонстрация возможностей. Но и сделать такого шпиона было непросто. Сначала необходимо было проанализировать поведение живых тараканов. Этим три года занимались специалисты из французского Центра по исследованиям познавательных способностей животных (Centre de Recherches sur la Cognition Animale — CRCA). Насекомых засняли во всех возможных ракурсах и сделали компьютерную программу, которая воспроизвела их движения. Эта кропотливая работа показала, что тараканы, как и муравьи, являются эгалитарными существами, то есть поборниками равноправия, а значит — живут без лидера. Их действия зависят от "коллективного интеллекта", являющегося результатом взаимодействия в пределах "сообщества".

конструкция искусственного робота таракана
конструкция искусственного робота таракана

"Тараканы любят контактировать друг с другом. Когда они встречаются, они останавливаются "поболтать", и в эти моменты они счастливы, — рассказывает профессор Денебург. — Чем больше друзей вокруг них, тем дольше они остаются вместе". Второй после изучения самих насекомых стадией реализации проекта стала программа Leurre, обошедшаяся в солидную сумму — 2 миллиона евро. В рамках Leurre и был построен робот, способный обнаружить тараканов, не путая их с другими объектами, перемещаться как насекомое и бездействовать в темноте. Собственно, InsBot был создан в Федеральной политехнической школе Швейцарии (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne — EPFL). Робот зелёного цвета на таракана не похож вовсе, а по своим размерам практически соответствует спичечной коробке: его длина 30 мм, ширина 41 мм, а высота 25 мм. Он оснащён двумя 16-мегагерцевыми процессорами, собственной операционной системой (InsBotOs), камерой и 10 инфракрасными сенсорами: по три слева, справа и спереди, а один датчик сзади. Есть также два электромоторчика, приводящие в движение пару колёс.

Когда робот врезается в таракана, он делает то же самое, что и сами насекомые — прекращает перемещаться. Чем больше тараканов приближается к нему, тем дольше InsBot остаётся неподвижным. Однако этого оказалось недостаточно. "Если InsBot не обладает определённым запахом, тараканы не признают робота за своего и убегают от него", — объяснил Денебург смысл третьей стадии проекта. Изолировать молекулы, которые придают тараканам их запах, чтобы создать "тараканий парфюм" для робота, взялись, по понятным причинам, французы. Духи удались на славу. В качестве подтверждения успеха робота-лазутчика учёные показывают следующий эксперимент. Живых тараканов вместе с роботами помещают в аквариум, в котором есть два вида убежищ — тёмное и светлое. Естественно, тараканы собираются в темноте, где им комфортнее. И вот в игру вступают роботы. Они прячутся в освещённом убежище, и тараканы следуют за ними, желая "товарищеских отношений", которые оказываются важнее, чем потребность в удобной темноте.

прочный корпус таракана
прочный корпус таракана

"Вполне вероятно и реалистично то, что через пять или десять лет люди, страдающие от нашествия тараканов, будут покупать роботов, чтобы избавиться от них", — прогнозирует профессор Денебург. По окончании разборок с тараканами учёные намерены взяться за птиц. "Многие цыплята после рождения вообще не двигаются и в результате умирают, — сокрушается Ги Теролаз (Guy Theraulaz) из французского Центра по исследованиям познавательных способностей животных. — Цыплят нужно стимулировать, они должны бегать, и роботы могли бы это сделать". Затем исследователи намерены попробовать разобраться с коллективной паникой среди цесарок.

"Сначала нужно проанализировать причины паники и разработать датчики, чтобы обнаружить, когда птицы начинают неправильно двигаться, — продолжает Теролаз. — Эти сенсоры были бы связаны с компьютером, который, например, включал бы свет, чтобы успокоить птиц, их что-нибудь вроде этого". Наконец, учёные хотят заняться спасением овец. Когда в гористой местности одна овца, убегая от хищника, спрыгивает с утёса, другие обычно следуют за ней, так что в итоге погибает всё стадо. Теролаз полагает, что можно идентифицировать в стаде вожаков и надеть им ошейники с приёмниками. Таким образом, животными можно будет управлять: заставлять их останавливаться или двигаться по звуковому сигналу или удару током. Цесарки и овцы — это, конечно, хорошо, но закончить хочется тараканами. Говорят, они способны пережить землетрясения, голод, наводнения, радиацию и даже ядерную войну. Может, они и роботов переживут, а?

3D модель корпуса робота -тараканище
3D модель корпуса робота-тараканище

Вывести тараканов на божий свет - такое задание получила от ученых группа роботов-шпионов, направленная в живущий по своим законам мир насекомых. При этом, как пишет французский научный журнал "Сьянс э ви", сконструированный исследователями из Свободного брюссельского университета робот "Инсбот" даже близко не похож на таракана. Это небольшая квадратная коробочка зеленого цвета, установленная на подвижном шасси. Однако тараканы не только принимают робота за своего, но даже глубоко уважают его, "приглашая в начальники". Такого достижения ученым удалось добиться путем целого ряда хитростей.

Прежде всего им помог современный микропроцессор, который, как сообщают французские ученые из Тулузы, удалось обучить "тараканьему языку" и всем известным науке повадкам этих не в меру хитрых существ. Для этого несколько месяцев пришлось во всех деталях изучать поведение группы насекомых, а затем создать математическую модель их общества. Благодаря этому кропотливому труду ученых робот-провокатор теперь не только понимает "язык" тараканов - он способен общаться с ними и даже самообучаться по ходу дела. И это крайне важно для ученых. Дело в том, что тараканы так же, как муравьи или пчелы, являются групповыми существами. Их определенных размеров популяция принимает коллективные решения на основе многообразного и подчас долгого общения между особями. На таких "коллективных собраниях", например, выбирается более надежное место для поселения, решаются другие важные для выживания вопросы.

Тараканы принимают робота за своего
Тараканы принимают робота за своего

Именно для того, чтобы вмешаться в принятие таких решений, созданы роботы "Инсботы". Для этого они были снабжены самым современным химическим "прикрытием". На их корпуса нанесены все необходимые феромоны, что позволяет им пахнуть не хуже настоящего таракана. Что касается внешней формы робота, то, как оказалось, это не имеет для его собратьев-тараканов особого значения, потому что не является частью их "языка". В то же время крайне важным для робота стала возможность занимать правильную позицию в пространстве относительно других насекомых - это является определенным кодом общения. С этой целью "Инсбот" оснащен крошечной инфракрасной камерой и автономным долговременным источником питания.

Новых роботов ученые уже опробовали не только на небольшом лабораторном полигоне, но даже в реальных условиях тараканьей колонии. В этом опыте было использовано сразу несколько роботов "Инсбот", которые сумели навязать тараканам свое решение вопроса о "месте проживания". Несмотря на известное стремление тараканов к темноте, роботы "подтолкнули" их поселиться на более освещенном месте. Ученые признают, однако, что на данном этапе вовсе не намереваются таким способом истреблять тараканов - для них главное изучить возможности действий роботов внутри большой популяции животных. Следующими из живых существ познакомиться с хитрыми роботами предстоит птицам и млекопитающим.

Опыты с запахом тараканов
Опыты с запахом тараканов

Эта задача представляется многократно более сложной. Как пишет "Сьянс э ви", "даже если курица и не блещет интеллектом, коробочку на колесах она явно сможет отличить от другой курицы". Правда, в предстоящих опытах с роботами предстоит общаться не курам, а цыплятам - ученые хотят понять, как можно с помощью роботов полностью держать под контролем процесс выращивания бройлеров. Проект с баранами - еще более сложный, потому что роботам в нем предстоит защищать стада от волков. Точнее, гасить панику в стаде в случае появления волков или их нападения. Бараны - такие же групповые существа, как и тараканы, считают ученые.


Ключевые слова:
конструкция робота таракана
корпус таракана
искусственный таракан
3D модель корпуса робота
создание робота
разработка робота таракана
Роботы
подобные животным
робот
робототехника


Вернуться в рубрику:

Роботы-животные


Если вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните Поделиться в социальных сетях! Спасибо!
Смотрите также:

Обратите внимание полезная информация.