«Человеческая» нервная система успешно «рулит» целым роем роботов
Группы слаженно двигающихся роботов часто называют роями, по аналогии с пчёлами. Создание таких роёв привлекает робототехников, так как обещает на практике повышенную скорость и эффективность. А это крайне важно, когда, например, нужно спасти пострадавших от стихийных бедствий или вести мониторинг территорий после аварии на химическом производстве.
Исследователи из Свободного университета Брюсселя (ULB) разработали для этого фреймворк, то есть программную платформу, которая определяет организацию роботов. Новую роевую архитектуру создавали по примеру нервной системой человека с целью улучшить взаимодействие между роботами. Эксперименты с новыми алгоритмами показали, что роботы благодаря им организуются в подгруппы. И это улучшает координацию, когда вся группа исследует окружающую среду, перемещается или планирует дальнейшие действия.
— Мэри Кэтрин Генрих, сотрудница лаборатории искусственного интеллекта в ULB.
Связана такая заминка с тем, что у методов самоорганизации машин остаются существенные недостатки. Очень непросто запрограммированного индивидуально робота объединить с другими устройствами в слаженную эффективную группу.

Суть новой платформы — в создании и восстановлении самоорганизующихся иерархий. Иначе говоря, придуманный в ULB фреймворк помогает роботам самостоятельно сплачиваться в сеть с динамическим (переменчивым) управлением. Создатели назвали своё достижение самоорганизующейся нервной системой (SoNS).
При объединении в сеть роботы временно и по очереди берут на себя определённые задачи в непостоянной иерархии руководства, схожей с подчинённостью элементов в человеческой нервной системе. Верховное звено в роевой иерархии — «мозг», который контролирует группу во время задания.
Генрих пояснила, что в сети SoNS каждое устройство вступает во взаимодействие лишь с ближайшими роботами. И это позволяет избежать недостатков, которые возможны при централизации.
По мере необходимости пакеты информации с датчиков могут объединяться для передачи вверх по иерархии. А если смотреть сверху вниз, от «мозга» к остальным составляющим, то руководящие сообщения могут разделяться по мере передачи «вниз по течению». При этом равновесие между индивидуальным и коллективным типами поведения способно активно отлаживаться.
Роевая архитектура SoNS действует как своего рода «промежуточное программное обеспечение» для роботов. При этом алгоритмы «организации труда» позволяют отдельным устройствам объединяться в динамические иерархии. В складывающейся по мере необходимости сети роботы могут оптимально задействовать свои возможности ради успеха поставленной задачи.
— профессор Марко Дориго, ULB.
Генрих и Дориго с другими коллегами протестировали своё ПО сначала в компьютерной симуляции с 250 летающими коптерами и наземными роботами, а затем в экспериментах с реальными устройствами. Результаты опытов подтвердили: с новым подходом удаётся координировать действия множества машин ещё эффективнее.
Разработчики верят, что их достижение в итоге улучшит применение робототехнических роёв в реальных условиях.
Исследователи из Свободного университета Брюсселя (ULB) разработали для этого фреймворк, то есть программную платформу, которая определяет организацию роботов. Новую роевую архитектуру создавали по примеру нервной системой человека с целью улучшить взаимодействие между роботами. Эксперименты с новыми алгоритмами показали, что роботы благодаря им организуются в подгруппы. И это улучшает координацию, когда вся группа исследует окружающую среду, перемещается или планирует дальнейшие действия.
За последние пару десятилетий роевая робототехника далеко продвинулась в организации коллективных действий без центрального «мозга». Однако пока рои роботов ещё не начали широко применять в реальных ситуациях
— Мэри Кэтрин Генрих, сотрудница лаборатории искусственного интеллекта в ULB.
Связана такая заминка с тем, что у методов самоорганизации машин остаются существенные недостатки. Очень непросто запрограммированного индивидуально робота объединить с другими устройствами в слаженную эффективную группу.

Суть новой платформы — в создании и восстановлении самоорганизующихся иерархий. Иначе говоря, придуманный в ULB фреймворк помогает роботам самостоятельно сплачиваться в сеть с динамическим (переменчивым) управлением. Создатели назвали своё достижение самоорганизующейся нервной системой (SoNS).
При объединении в сеть роботы временно и по очереди берут на себя определённые задачи в непостоянной иерархии руководства, схожей с подчинённостью элементов в человеческой нервной системе. Верховное звено в роевой иерархии — «мозг», который контролирует группу во время задания.
Генрих пояснила, что в сети SoNS каждое устройство вступает во взаимодействие лишь с ближайшими роботами. И это позволяет избежать недостатков, которые возможны при централизации.
По мере необходимости пакеты информации с датчиков могут объединяться для передачи вверх по иерархии. А если смотреть сверху вниз, от «мозга» к остальным составляющим, то руководящие сообщения могут разделяться по мере передачи «вниз по течению». При этом равновесие между индивидуальным и коллективным типами поведения способно активно отлаживаться.
Роевая архитектура SoNS действует как своего рода «промежуточное программное обеспечение» для роботов. При этом алгоритмы «организации труда» позволяют отдельным устройствам объединяться в динамические иерархии. В складывающейся по мере необходимости сети роботы могут оптимально задействовать свои возможности ради успеха поставленной задачи.
На основе SoNS у роботов получается координировать коллективные действия для сбора данных, запуска механизмов и принятия решений, не жертвуя гибкостью и стабильностью всего роя.
Иначе говоря, архитектура SoNS даёт возможность программировать группу устройств как всего лишь одного робота
Иначе говоря, архитектура SoNS даёт возможность программировать группу устройств как всего лишь одного робота
— профессор Марко Дориго, ULB.
Генрих и Дориго с другими коллегами протестировали своё ПО сначала в компьютерной симуляции с 250 летающими коптерами и наземными роботами, а затем в экспериментах с реальными устройствами. Результаты опытов подтвердили: с новым подходом удаётся координировать действия множества машин ещё эффективнее.
Разработчики верят, что их достижение в итоге улучшит применение робототехнических роёв в реальных условиях.
- Дмитрий Ладыгин
- science.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками
Сейсмологи рассказали, что наблюдения за космическими приливами, поможет предсказывать мегаземлетрясения, цунами и даже извержения вулканов...