На відміну від людських соборів, терміти піднімають свої термітні насипи без необхідності загального плану роботи або ієрархії в будівництві. А деякі вежі їх гнізд у 500 разів більші за комах, які їх піднімають. Натхненні своїм колективним інтелектом, американські інженери сконструювали роботів, здатних будувати вежі, піраміди та замки децентралізованим та автономним способом.

роботи

Як опублікувала EsMateria, терміти та інші соціальні комахи, такі як бджоли, оси та мурахи, співпрацюють, дотримуючись власної версії світогляду, діючи локально. Вони здатні діяти децентралізовано і реагувати на зміни у своєму безпосередньому оточенні, щоб будувати свої гнізда. Серед перших були виявлені деякі соборні кургани термітів, які займали 1000 м3. Це те, що французький ентомолог П'єр-Поль Грассе назвав стигмергією, формою співпраці, заснованою на декількох неявних правилах (це можуть бути хімічні сигнали, такі як феромони, зміна температури або незначні зміни у фізичному середовищі).

Дотримуючись цієї децентралізованої моделі колективних дій, дослідники з двох інститутів Гарвардського університету створили своїх роботів TERMES. Оснащені низкою датчиків для виявлення їх оточення або присутності інших роботів, інженери записали остаточне зображення споруди, яку вони хотіли, та ряд основних правил поведінки: взяти цеглу, виявити найближчий отвір, масштабувати з одного на один або зупинка перед іншим роботом і мало що інше. Завдяки ряду алгоритмів вони лише змогли підняти кілька стабільних конструкцій і не перетворившись на затор роботів.

"Ключовим натхненням, яке ми взяли у термітів, є ідея про те, що ви можете робити щось без керівника. А по-друге, що ви можете робити це без того, щоб кожен повинен втручатися в те, що робити, але лише змінюючи своє середовище", - говорить Гарвардський комп'ютер професор науки та співавтор роботи Радхіка Нагпал. У випадку з ТЕРМЕСА їх основним керівництвом було знайти наступний отвір, де залишити свою цеглу, перш ніж йти на інший.

Як і терміти, стигмерність роботів втілюється в індивідуальних діях низького рівня з результатами високого рівня. І комахи, і автомати спостерігають за змінами, які їх супутники вносять в навколишнє середовище, і діють відповідно до них. Кожен робот працює паралельно з іншими, але не знаючи, що вони роблять. Настільки, що коли він виявляє когось на своєму шляху, він зупиняється і чекає своєї черги, щоб завершити загадку. У цьому оригінальному підході до штучного інтелекту вказівки, за якими працюють роботи, є важливими, щоб система не стала хаотичною.

"Існує два типи правил, яких дотримуються роботи", - пояснює Джастін Верфель, науковий співробітник Інституту біологічно-натхненної інженерії, також у Гарварді, та співавтор дослідження. "Існує структура маршруту, яка працює як набір правил дорожнього руху, що відповідає тій чи іншій структурі, і служить роботам, щоб керувати собою робочою зоною", - говорить він.

"І існують правила, яких повинні дотримуватися роботи, і які завжди однакові, незалежно від того, що вони намагаються підняти"., повна. Це ті, які розповідають, як підібрати цеглу, як рухатися заздалегідь заданими маршрутами або як переконатися, що цегла правильно розміщена. Якщо цегла не відповідає правилам, робот бере її і кладе знову.

У дослідженні, опублікованому в журналі Science, інженери використали лише трьох роботів. Але вони могли використати 300 з тією ж системою. Оскільки масштабованість є однією з сильних сторін стигмергії. Без потреби в додаткових ресурсах однакові правила працюють незалежно від кількості. Інша велика перевага - його децентралізація. Тут немає чудового архітектора, який у разі відсутності зупиняє роботу. У цій системі, якщо один робот падає, інший замінює його за ціллю. У системі немає критичного елемента.

Хоча кожен робот має лише декілька правил, наприклад, куди класти наступну цеглу, коли змінювати напрямок руху або уникати колег, результатом цього колективного інтелекту є побудова стійких і впорядкованих складних конструкцій. В експериментах дослідники створили три різні шляхові споруди для зведення вежі, піраміди або замку.

"Одного разу подібні системи можуть бути використані для побудови в ситуаціях, складних або небезпечних для людей, таких як райони катастроф, під водою або в космічному просторі", - уявляє Верфель.