«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
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
ФСБ рассекретило часть архивов Александра Вадиса, генерала «Смерш»: как советская контрразведка переиграла немцев на Курской дуге. И не только
Историки говорят: по биографии этого смершевца можно запросто снять несколько остросюжетных боевиков...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
Почему загадочный объект на Марсе — «копия» древнеегипетской пирамиды?
Что стоит за самой таинственной структурой на Красной планете? Эксперты дают объяснения, но стоит ли им верить?...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...