De har været blandt os i et stykke tid nu. Små mikrobots, der arbejder sammen om at bekæmpe sygdom, finde en tabt soldat eller endda bygge en ny struktur, er dukket op i science fiction-film som f.eks. Mindretalsrapport i fortiden. Og flere virksomheder, herunder IBM og HP, har vist, hvordan et par små robotter kan kommunikere med hinanden for at udføre en opgave.
Nu har Harvard-forskere udviklet kilobotten, en lillebitte robot, der koster kun 14 dollars at bygge og kommunikerer ved hjælp af infrarød. Den vigtigste forskel: hundredvis eller endda tusindvis af kilobots kunne udføre komplekse opgaver. I fremtiden kan disse bots sætte scenen for hurtig prototyping-samling. Forestil dig tusindvis af kilobots, der bygger en bro eller endda en skyskraber, eller går ind i en krigszone for at finde fjendens installationer og deaktivere våben én efter én.
Mike Rubenstein er en postdoc-stipendiat, der arbejder i Selvorganiserende systemforskningsgruppe på Harvard University. Han forklarede, at de små bots bruger to vibrerende motorer til bevægelse og kommunikerer med andre bots ved at sender et infrarødt lys på en overflade - de kender placeringen af andre bots ved at læse lyset intensitet.
Den største forskel, siger han, mellem nogle tidligere sværmbots og kilobitten er, at de nye bots er ægte robotter: De arbejder sammen, men følger ikke bare en forudbestemt rute. De ligner mere en Roomba end en fjernstyrede bil, der bare følger en operatørs kommandoer. Med Roomba har botten nok intelligens til at overvåge miljøet på udkig efter forhindringer og bruge tusindvis af algoritmer til at finde en optimal rute.
"Den vigtigste kortsigtede applikation er at teste sværmalgoritmer på et robotsystem i stor skala," siger Rubenstein. "Vi kan programmere dem til at bevæge sig og interagere med naborobotter. Der er mange mulige adfærdsmønstre, indtil videre har vi arbejdet på fouragering og udforskning."
Rubenstein siger, at han kan forestille sig et fremtidigt scenarie, hvor bots bliver brugt til militære engagementer. Holdet har allerede udviklet en køreplan, kaldet Termes, for hvordan kilobots kunne bygge en 3D-struktur. Holdet arbejder på en storstilet udrulning til kilobots. Rubenstein forestiller sig også, at bots bliver brugt til uddannelse, det han kalder "gruppekøretøjsnavigation" og til miljø kortlægning — en teknik, der tilnærmer, hvordan en region ville se ud efter korrosion eller efter klimapåvirkningerne lave om.
Medicinske scenarier
Et andet eksempel på massiv sværmbot-interaktion involverer såkaldte "ninja-partikler", som IBM er ved at udvikle. Disse bittesmå polymerbots fungerer som en celle i din krop - de indeholder en elektrisk ladning og tiltrækkes af smitsomme stoffer i kroppen som en magnet. Læger kunne bruge ninja-partikler, der arbejder selvstændigt i kroppen til at finde et sår og begynde at reparere beskadigede celler.
"Når disse polymerer kommer i kontakt med vand i eller på kroppen, samler de sig selv til en nanostruktur, der er designet til at målrette bakteriemembraner baseret på elektrostatisk interaktion og bryde gennem deres cellemembraner og vægge. Den fysiske karakter af denne handling forhindrer bakterier i at udvikle resistens over for disse nanopartikler,” siger Jim Hedrick, en forsker ved IBM.
"Disse midler forhindrer bakterierne i at udvikle lægemiddelresistens ved faktisk at bryde igennem bakterien cellevæg og membran, en fundamentalt anderledes angrebsmåde sammenlignet med traditionelle antibiotika,” Hedrick siger. Sværmkonceptet, der ligner det Rubenstein er ved at udvikle, betyder, at hver enkelt polymer ikke kan udføre missionen på egen hånd, men skal arbejde sammen med de andre agenter for at bekæmpe en infektion og ændre celler i legeme.
Interessant nok siger Hedrick, at ninja-partikler også kan bruges til kommercielle applikationer, ikke kun inden for det medicinske område eller i et forskningslaboratorium. Han siger, at nanostrukturerne kunne være indbygget i håndsæbe, deodorant, bordservietter og håndsprit for at bekæmpe infektioner. De kan også bruges til at bekæmpe store infektioner som tuberkulose og lungesygdomme. Når partiklerne er programmeret, udfører de deres "mission" og opløses derefter naturligt.
Fremtidige scenarier
Rubenstein var tøvende med at teoretisere om fremtidige kilobotscenarier. Alligevel er det let at forestille sig, hvordan sværmbots kan blive en del af vores hverdag. Om tusindvis af bots, der bygger broer, finder infektioner eller kæmper vores kampe, kan føre til en mikroarmageddon, er et andet spørgsmål. Alligevel er ideen om sensorer i fysiske objekter allerede en realitet.
Et eksempel er 94Fifty basketball, som sælges for omkring $3.000. Bolden indeholder en sensor, der kommunikerer med software til at analysere en spillers skud. Softwaren kan bruges til at træne nye spillere i skydemekanik, og dataene kan bruges til et helt hold til at analysere, hvordan de spiller spillet, og hvordan de kan forbedre deres evner. Denne "hive"-analyse, der allerede er en realitet, viser, hvordan indlejrede sensorer kan arbejde sammen i et team.
Swarmbots bruger et lignende koncept: De kunne være indlejret i fysiske objekter, kommunikere med hinanden og derefter rapportere deres aktiviteter tilbage til en central server.
Det er særligt interessant i et kamppladsscenarie. Swarmbots kunne fungere som de nye iRobot 110 FirstLook, en bot til hurtig implementering, du kaster til jorden.
Botten kan klare et fald på 15 fod og er vandtæt op til 3 fod. Selvom det ikke er mikrobotstørrelse (hver FirstLook er omkring ti tommer lang og vejer fem pund), kunne de fungere i en bikube, svarende til hvordan programmører har designet en sværm af iRobot Roomba-støvsugere til at rense store områder. Vi har for nylig set to Roombas arbejde sammen om at støvsuge et værelse, undgå hinanden og kommunikere for at afslutte rengøringsarbejdet på den halve tid.
FirstLook-bots bruger allerede infrarødt lys til at finde ruter på en slagmark. Selvom de ikke arbejder selvstændigt og endnu ikke kommunikerer med hinanden, er det let at forestille sig, hvordan denne slags bots kunne koordinere en udforskningsmission i fjendens territorium.
Swarmbot-droner kunne udføre overvågningsopgaver som det ses i det kommende Ghost Recon: Future Soldier spil fra Ubisoft, der giver rekognoscering, der holder soldaterne sikre. Selvfølgelig kan disse fremtidsscenarier virke som science-fiction. Der er spørgsmål om omkostningerne for hver bot på slagmarken, og militære embedsmænd har været tilbageholdende med at bruge robotter i kampsituationer på grund af de moralske implikationer (mennesker har evnen til at give bedre impulser beslutninger). Militære bots bruges primært til at undersøge slagmarken i dag.
Men som med enhver robotforsøg, vil det ændre sig, efterhånden som AI forbedres. Swarmbots kunne programmeres med en gruppe fejlsikker, der er stærkere end en individuel bot. De kunne blive sendt ind i en krigszone for at finde sårede soldater, reparere køretøjer og endda deaktivere fjendens våben.
For nu er swarmbot-teknologien solidt i et tidligt udviklingsstadium. Kilobotten er det hidtil bedste eksempel, der viser, hvordan en billig bot kunne udføre simple opgaver og arbejde sammen i en horde. Om dette fører til en sværm af bots, der kan slå dit græs, reparere et hegn eller bygge et træfort i din baghave, er stadig uvist.
Redaktørens anbefalinger
- Prikken over i'et: Hvordan videnskabsmænd giver robotter menneskelignende taktile sanser
- Kvinder med byte: Vivienne Mings plan om at løse 'rodet menneskelige problemer' med A.I.
- De bedste robotter ved CES 2021
- 9 militærrobotter, der er fuldstændig skræmmende... og underligt nuttede
- Inde i sindet på en autonom leveringsrobot
