تتعاون الروبوتات التعاونية لبناء محطات فضائية وإنقاذ الأرواح

إن الهياكل مثل محطة الفضاء الدولية كبيرة وثقيلة للغاية بحيث لا يمكن بناؤها على الأرض ثم إطلاقها إلى الأرض كقطعة واحدة. وبدلاً من ذلك، تم تجميع محطة الفضاء الدولية في الفضاء مثل مجموعة ليغو العملاقة، باستخدام وحدات كبيرة تم تسليمها عبر عمليات إطلاق صواريخ متعددة على مدى 12 عامًا. وهذا أمر صعب بما فيه الكفاية عندما تتعامل مع هيكل مصمم ليطفو في مدار الأرض. ولكن ماذا لو اتخذ استكشاف الفضاء الخطوة التالية ورغبت البشرية في بناء منشآت معقدة في أماكن أبعد، مثل المريخ؟

حيث ا مشروع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الجديد يأتي دور. تجسيدًا لشعار "العمل الجماعي يحقق الحلم"، فهو يعرض نظامًا من الروبوتات التعاونية الصغيرة - الملقبة بالروبوتات النسبية الروبوتات - والتي يمكن أن تعمل معًا يومًا ما لبناء هياكل عالية الأداء، بدءًا من الطائرات إلى المنازل إلى الفضاء المستوطنات.

الروبوتات على شكل حرف V، والتي تسمى Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorers (أو BILL-E)، تشبه الأذرع المصغرة. تتحرك مثل الديدان البوصة، يمكنها تجميع قطع صغيرة ثلاثية الأبعاد، تسمى فوكسل، في هياكل أكبر. بنفس الطريقة التي يمكن بها إعادة إنتاج صورة بأي تعقيد على الشاشة باستخدام مربع بسيط بكسل، فإن فكرة منشئي BILL-E هي أن الروبوتات يمكنها تحقيق الشيء نفسه في عالم ثلاثي الأبعاد. يمكن للروبوتات التقاط كل فوكسل ووضعه في مكانه، ثم توصيله باستخدام نظام إغلاق خاص يعد جزءًا من كل وحدة بناء.

وقال بنجامين جينيت، أحد الباحثين الرئيسيين في المشروع، لـ Digital Trends: "يمكن للروبوتات لدينا بناء هياكل أكبر وأكثر دقة من نفسها". "لا توجد زيادة في تكلفة البنية التحتية بخلاف تصنيع مكونات فوكسل الفردية والروبوتات البسيطة. وبهذا المعنى، فإن التعقيد الهندسي يأتي بتكلفة قليلة أو معدومة. يستخدم التجميع الآلي النسبي إجراءً بسيطًا وقابلاً للتكرار لإنتاج هياكل عالية الأداء حسب الطلب، حيث يكون التجميع الفردي هو التجميع النهائي.

العمل الجماعي يجعل حلم الروبوت يعمل

ليس هناك شك في أن روبوتات BILL-E التي تصنع وحدات فوكسل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مثيرة للاهتمام. ولكن ربما يكون الجانب الأكثر إثارة فيها هو ما يقترحونه بشأن الحدود التالية للروبوتات. لأكثر من نصف قرن، على الأقل منذ أن قام الباحثون في SRI International ببناء أول روبوت متنقل للأغراض العامةلقد كان المهندسون متحمسين بحق بشأن إمكانية استخدام الروبوتات.

اليوم، يتم استخدام الروبوتات في مجموعة واسعة من التطبيقات. يعد الأشخاص الذين يبنونها بأنهم سيكونون قادرين على تنفيذ الوظائف المملة والقذرة والخطيرة والمكلفة التي لا يناسبها البشر. ولكن في حين أن روبوتًا واحدًا قد يكون مفيدًا، إلا أنه أصبح مفيدًا بشكل متزايد فرق من الروبوتات التي تقدم لمحة عن المكان الذي قد تكون فيه في أعلى مستويات قيمتها. إن الدليل على المكان الذي يمكن أن تنتصر فيه فرق الآلات واضح على جميع المستويات المختلفة. هناك روبوتات صغيرة مثل الروبوتات النسبية التي طورها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ومع ذلك، فإن مبادئ التعاون نفسها تنطبق على الروبوتات الأكبر حجمًا أيضًا.

العام الماضي، بوسطن ديناميكس أصدرت فيديو قصير حيث عمل اثنان من روبوتات SpotMini معًا لتحقيق هدف مشترك: فتح باب المكتب. وهذا مثال مقيد ومبسط للتعاون، ولكنه مع ذلك يوضح مدى تعدد التعاون يمكن للآلات أن تعمل معًا لتنفيذ المهام التي قد تكون أكثر صعوبة، أو حتى مستحيلة خاصة بهم.

هناك مجموعة واسعة من المشاكل التي تعد هذه الروبوتات التعاونية بحلها. في بعض الحالات، يتم تجنب العوائق أو إزالتها، كما هو الحال في SpotMinis الذي يفتح الباب. وفي حالات أخرى، قد يكون استكشاف مناطق واسعة باستخدام روبوتات متعددة يتتبع كل منها مساراته الفردية، ولكن يتم تنسيقها بحيث تغطي مساحة واسعة دون أن يدوس كل منها على أصابع الآخر. يمكن أن يكون هذا مفيدًا لأشياء مثل رسم الخرائط. ويمكنه أيضًا السماح للروبوتات بتحسين قدراتها، من خلال التعلم من خلال التجربة والخطأ ثم نقل هذه المعلومات إلى الآخرين في المجموعة؛ السماح لجميع المشاركين بالنمو بشكل أكثر ذكاءً بمعدل أسرع.

فرق الروبوتات موجودة في كل مكان

توجد أمثلة على الروبوتات التعاونية القائمة على الفريق في كل مكان. وفي جامعة كولومبيا في نيويورك، قام البروفيسور هود ليبسون وفريقه بذلك طورت سربًا من الروبوتات على شكل قرص التي يمكن أن تتصل معًا لتشكل مجموعة متنوعة من عوامل الشكل المختلفة. على سبيل المثال، إذا احتاجت الروبوتات إلى التحرك عبر فجوة، فيمكنها إعادة ترتيب نفسها في شكل يسمح لها بالسفر عبرها، قبل إعادة تجميعها كهيكل أوسع على الجانب الآخر.

وفي الوقت نفسه، وكجزء من برنامج المفاهيم المتقدمة المبتكرة التابع لناسا، فإن وكالة الفضاء الشهيرة هي العمل على المشروع تدور حول مجموعة من الروبوتات تسمى "الروبوتات". يمكن لهذه الروبوتات التعاونية العمل كفريق واحد لاستكشاف مناطق مثل الكهوف، ولكنها تعمل أيضًا معًا لإنشاء أنواع جديدة ممكنة من الحركة. وفي يوم من الأيام، تأمل وكالة ناسا أن يتم استخدامها لاستكشاف كواكب أخرى.

هذه الأساليب مثيرة بشكل لا يصدق. ومع ذلك، في كلا المثالين، الروبوتات المستخدمة متطابقة مع بعضها البعض. لا ينبغي أن يكون هذا هو الحال. في الواقع، في العديد من السيناريوهات، قد يكون من المفيد أكثر أن تتكون فرق الروبوتات من روبوتات ذات مهارات مختلفة على نطاق واسع. كما تعلمون، مثل فرق فعالة من البشر.

لنأخذ على سبيل المثال فرق الروبوتات التعاونية التي تعمل معًا في مهمة بحث وإنقاذ بعد وقوع كارثة طبيعية. وهذا شيء موجود بالفعل يجري استكشافها بنشاط بسبب الخطر الكامن في إرسال رجال الإنقاذ البشريين. ولكن في حين أن وجود وحدات متعددة من نفس الروبوت يمكن أن يكون مفيدًا بلا شك في عمليات إنقاذ معينة في البيئات المختلفة، فإن القدرة على الجمع بين الروبوتات ذات مجموعات المهارات المختلفة يمكن أن تكون أكثر من ذلك قيّم.

تخيل استخدام روبوت من النوع الكشفي يتمتع بقدرات بصرية متقدمة مع روبوت أثقل موجود لنقل الأنقاض بعيدًا عن الطريق أو جلب الطعام والماء للضحايا. هذه القدرة على استخدام أنواع متعددة من الروبوتات معًا هي شيء يتم استكشافه حاليًا تحدي DARPA الكبير الجوفي. يجب على المشاركين في المسابقة تطوير روبوتات مستقلة لاستكشاف البيئات تحت الأرض. وبدلاً من الاقتصار على نوع واحد من الروبوتات، يمكنهم بناء فرق علامات تتألف من أنواع متعددة من الآلات، بدءًا من الروبوتات المستوحاة من الكلاب ذات الأربع أرجل إلى الطائرات بدون طيار.

الأمر كله يتعلق بالتحكم

كما يعلم أي شخص عمل ضمن فريق، بالطبع، فإن القيادة هي سؤال كبير عندما يتعلق الأمر بإملاء الأهداف. عندما يتعلق الأمر بالروبوتات، فإن هذا لا يقل إثارة للقلق - وهناك العديد من الإجابات المحتملة.

وقال بنجامين جينيت، الباحث في مشروع BILL-E: "نحن نستخدم بنية تحكم مركزية، بدلاً من الموزعة". "وهذا يعني أن كيانًا واحدًا، في هذه الحالة جهاز كمبيوتر محمول، يحسب [كامل] تسلسل البناء وتخطيط مسار الروبوت، ويرسل الأوامر لاسلكيًا إلى الروبوتات المتنقلة. تقوم الروبوتات بعد ذلك بتنفيذ هذا المسار الذي يتكون من مجموعة صغيرة من الحركات الموصوفة – الخطوة، الدوران، الالتقاط، المكان – مع قدر محدود من الاستشعار عن ردود الفعل.

تشير جينيت إلى أن هذا النوع من هندسة التحكم المركزية يمكن أن يحقق أفضل النتائج بسهولة أكبر، حيث تتم برمجة كل شيء مسبقًا. وفي هذه الحالة، فإن "الكيان الوحيد" الذي يشير إليه يشبه مدير المشروع في موقع البناء: التخطيط كل شيء مقدمًا والتأكد من أن كل عضو في الفريق يعرف ما يفترض أن يكون عليه عمل. ومع ذلك، فهو ليس الحل الأمثل لأنه يجعله عرضة لنقطة فشل واحدة. ونتيجة لذلك، قال جينيت إن الفريق يبحث في أنظمة التحكم الموزعة للمستقبل.

وقال: "هذا يتطلب المزيد من الاستقلالية عن الروبوتات، والاستشعار واتخاذ القرار". "لكننا نشعر أنه يمكن تعديل أجهزتنا بسهولة لدمج هذه التغييرات في المراحل القادمة من هذا العمل."

وسوف يستمر هذا التحدي في السنوات القادمة. يعد جعل عدة روبوتات تتحدث مع بعضها البعض مشكلة معقدة للغاية، وتتطلب الكثير من التخطيط المسبق. ومع ذلك، فإن التقدم في ذكاء السرب سيسمح أيضًا للروبوتات بالعمل معًا في تطبيقات معينة بأشكال موزعة من الذكاء. مثل سرب من الطيور، حيث يستجيب كل طائر لأقرب جيرانه ولكن لا يوجد طائر يقود القطيع، فإن هذا ينطوي على إمكانات هائلة. خاصة عندما يتعلق الأمر باستراتيجيات الارتجال.

مجرد بداية القصة

وفي الوقت الحالي، ما زلنا في بداية هذه الرحلة بالتحديد. مثل التعاون بين البشر والروبوتات في مكان العمل، تظل الفرق التعاونية من الروبوتات إلى حد كبير حكراً على مختبرات الأبحاث. لكنها لن تبقى على هذا النحو.

كما يتبين من كل شيء روبوتات التوصيل الخاصة بشركة Starship Technologies إلى ANYbotics أي روبوتات لتفتيش منصات النفط، أصبحت الروبوتات جزءًا من الحياة اليومية. وحيثما توظف الشركات الآن روبوتًا واحدًا أو اثنين لتنفيذ المهام، فمن المحتم أن ينمو هذا العدد.

لذلك من الأفضل أن يبدأوا في الانسجام – من أجلنا جميعًا.

توصيات المحررين

• تعرف على الروبوت الذي غيّر قواعد اللعبة والذي يمكنه تقليد أي رمية بشرية بشكل مثالي
• الصيغة المضحكة: لماذا تعتبر الفكاهة الناتجة عن الآلة هي الكأس المقدسة للذكاء الاصطناعي
• جزء منها فاصل وجزء ارتعاش: هذه الدودة الآلية يمكنها السباحة عبر الرمال
• صوت العلم: لماذا الصوت هو الحدود التالية في استكشاف المريخ
• لقد أصبحت الروبوتات المتطورة ذاتية التكاثر موجودة هنا، لكن لا تقلق بشأن حدوث انتفاضة