Sie sind schon eine Weile unter uns. Winzige Mikrobots, die zusammenarbeiten, um Krankheiten zu bekämpfen, einen verlorenen Soldaten zu finden oder sogar eine neue Struktur aufzubauen, sind in Science-Fiction-Filmen wie … aufgetaucht Minderheitsbericht in der Vergangenheit. Und mehrere Unternehmen, darunter IBM und HP, haben gezeigt, wie ein paar kleine Roboter miteinander kommunizieren können, um eine Aufgabe zu erledigen.
Jetzt haben Harvard-Forscher den Kilobot entwickelt, einen winzigen Roboter, dessen Bau nur 14 US-Dollar kostet und der über Infrarot kommuniziert. Der Hauptunterschied: Hunderte oder sogar Tausende von Kilobots könnten komplexe Aufgaben ausführen. In Zukunft könnten diese Bots die Voraussetzungen für die schnelle Prototypenmontage schaffen. Stellen Sie sich Tausende von Kilobots vor, die eine Brücke oder sogar einen Wolkenkratzer bauen oder ein Kriegsgebiet betreten, um feindliche Anlagen zu finden und Waffen nacheinander zu deaktivieren.
Mike Rubenstein ist Postdoktorand und arbeitet in der
Forschungsgruppe Selbstorganisierende Systeme an der Harvard University. Er erklärte, dass die winzigen Bots zwei Vibrationsmotoren zur Fortbewegung nutzen und über diese mit anderen Bots kommunizieren Sie senden ein Infrarotlicht auf eine Oberfläche – sie erkennen den Standort anderer Bots, indem sie das Licht lesen Intensität.
Der Hauptunterschied zwischen einigen früheren Swarmbots und dem Kilobit bestehe seiner Meinung nach darin, dass die neuen Bots echte Roboter seien: Sie arbeiten zusammen, folgen aber nicht nur einer vorgegebenen Route. Sie ähneln eher einem Roomba als einem ferngesteuerten Auto, das lediglich den Befehlen eines Bedieners folgt. Mit dem Roomba verfügt der Bot über genügend Intelligenz, um die Umgebung auf Hindernisse zu überwachen und mithilfe Tausender Algorithmen eine optimale Route zu finden.
„Die wichtigste kurzfristige Anwendung ist das Testen von Schwarmalgorithmen an einem großen Robotersystem“, sagt Rubenstein. „Wir können sie so programmieren, dass sie sich bewegen und mit benachbarten Robotern interagieren. Es sind viele Verhaltensweisen möglich, bisher haben wir uns mit der Nahrungssuche und Erkundung beschäftigt.“
Rubenstein sagt, er könne sich ein Zukunftsszenario vorstellen, in dem die Bots für militärische Einsätze eingesetzt würden. Das Team hat bereits eine Roadmap namens entwickelt Termes, wie Kilobots eine 3D-Struktur aufbauen könnten. Das Team arbeitet an einem groß angelegten Einsatz von Kilobots. Rubenstein stellt sich auch vor, dass die Bots für Bildungszwecke, für das, was er „Gruppenfahrzeugnavigation“ nennt, und für den Umweltschutz eingesetzt werden Kartierung – eine Technik, die annähernd angibt, wie eine Region nach Korrosion oder nach den Auswirkungen des Klimas aussehen würde ändern.
Medizinische Szenarien
Ein weiteres Beispiel für massive Swarmbot-Interaktion sind sogenannte „Ninja-Partikel“, die IBM entwickelt. Diese winzigen Polymer-Bots funktionieren wie eine Zelle in Ihrem Körper – sie enthalten eine elektrische Ladung und werden wie ein Magnet von Infektionserregern im Körper angezogen. Ärzte könnten Ninja-Partikel verwenden, die autonom im Körper arbeiten, um eine Wunde zu finden und mit der Reparatur beschädigter Zellen zu beginnen.
„Sobald diese Polymere mit Wasser im oder am Körper in Kontakt kommen, organisieren sie sich selbst zu einer Nanostruktur Entwickelt, um Bakterienmembranen auf der Grundlage elektrostatischer Wechselwirkung anzugreifen und deren Zellmembranen zu durchbrechen Wände. Die physikalische Natur dieser Aktion verhindert, dass Bakterien Resistenzen gegen diese Nanopartikel entwickeln“, sagt Jim Hedrick, Forscher bei IBM.
„Diese Wirkstoffe verhindern, dass die Bakterien eine Arzneimittelresistenz entwickeln, indem sie das Bakterium tatsächlich durchbrechen Zellwand und Membran, eine grundlegend andere Angriffsart im Vergleich zu herkömmlichen Antibiotika“, Hedrick sagt. Das Schwarmkonzept, ähnlich dem, was Rubenstein entwickelt, bedeutet, dass nicht jedes einzelne Polymer etwas leisten kann Er führt die Mission alleine durch, muss aber mit den anderen Agenten zusammenarbeiten, um eine Infektion zu bekämpfen und Zellen im Inneren zu verändern Körper.
Interessanterweise sagt Hedrick, dass Ninja-Partikel auch für kommerzielle Anwendungen genutzt werden könnten, nicht nur im medizinischen Bereich oder in einem Forschungslabor. Er sagt, die Nanostrukturen könnten in Handseife, Deodorants, Tischtücher und Händedesinfektionsmittel eingebaut werden, um Infektionen zu bekämpfen. Sie könnten auch zur Bekämpfung schwerer Infektionen wie Tuberkulose und Lungenerkrankungen eingesetzt werden. Sobald die Teilchen programmiert sind, erfüllen sie ihre „Mission“ und lösen sich dann auf natürliche Weise auf.
Zukunftsszenarien
Rubenstein zögerte, Theorien über zukünftige Kilobot-Szenarien aufzustellen. Dennoch ist es leicht vorstellbar, wie Schwarmbots Teil unseres Alltags werden könnten. Ob Tausende von Bots, die Brücken bauen, Infektionen finden oder unsere Kämpfe ausfechten, zu einem Mikroarmageddon führen könnten, ist eine andere Frage. Doch die Idee von Sensoren in physischen Objekten ist bereits Realität.
Ein Beispiel ist der 94Fifty-Basketball, der für etwa 3.000 US-Dollar verkauft wird. Der Ball enthält einen Sensor, der mit Software kommuniziert, um den Schlag eines Spielers zu analysieren. Die Software kann verwendet werden, um neuen Spielern die Schießmechanik beizubringen, und die Daten können für ein ganzes Team genutzt werden, um zu analysieren, wie sie das Spiel spielen und wie sie ihre Fähigkeiten verbessern können. Diese „Hive“-Analyse, die bereits Realität ist, zeigt, wie eingebettete Sensoren in einem Team zusammenarbeiten können.
Swarmbots nutzen ein ähnliches Konzept: Sie könnten in physische Objekte eingebettet werden, miteinander kommunizieren und dann ihre Aktivitäten an einen zentralen Server zurückmelden.
Das ist besonders interessant in einem Schlachtfeldszenario. Swarmbots könnten wie neu funktionieren iRobot 110 FirstLook, ein schnell einsetzbarer Bot, den man zu Boden wirft.
Der Bot übersteht Stürze aus 4,5 m Höhe und ist bis zu 90 cm wasserdicht. Obwohl sie nicht die Größe eines Mikrobots haben (jeder FirstLook ist etwa zehn Zoll lang und wiegt fünf Pfund), könnten sie funktionieren in einem Bienenstock, ähnlich wie Programmierer einen Schwarm iRobot Roomba-Staubsauger entworfen haben, um große Mengen zu reinigen Bereiche. Kürzlich haben wir zwei Roombas dabei beobachtet, wie sie zusammenarbeiten, um einen Raum zu saugen, einander aus dem Weg gehen und kommunizieren, um die Reinigungsarbeit in der Hälfte der Zeit zu erledigen.
FirstLook-Bots nutzen bereits Infrarotlicht, um Routen auf einem Schlachtfeld zu finden. Auch wenn sie nicht autonom arbeiten und noch nicht miteinander kommunizieren, ist es leicht vorstellbar, wie solche Bots eine Erkundungsmission in feindlichem Gebiet koordinieren könnten.
Swarmbot-Drohnen könnten Überwachungsaufgaben übernehmen, wie im kommenden Jahr zu sehen sein wird Ghost Recon: Zukünftiger Soldat Spiel von Ubisoft, das Aufklärung bietet, die die Sicherheit der Soldaten gewährleistet. Natürlich mögen diese Zukunftsszenarien wie Science-Fiction wirken. Es gibt Fragen zu den Kosten für jeden Bot auf dem Schlachtfeld, und Militärbeamte waren bei der Verwendung zurückhaltend Roboter in Kampfsituationen aufgrund der moralischen Implikationen (Menschen haben die Fähigkeit, bessere Impulse zu setzen). Entscheidungen). Heutzutage werden Militärbots hauptsächlich zur Überwachung des Schlachtfeldes eingesetzt.
Allerdings wird sich das, wie bei jedem Robotik-Projekt, mit der Verbesserung der KI ändern. Swarmbots könnten mit einer Gruppenausfallsicherheit programmiert werden, die stärker ist als ein einzelner Bot. Sie könnten in ein Kriegsgebiet geschickt werden, um verwundete Soldaten zu finden, Fahrzeuge zu reparieren und sogar feindliche Waffen außer Gefecht zu setzen.
Derzeit befindet sich die Swarmbot-Technologie noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Der Kilobot ist bisher das beste Beispiel, das zeigt, wie ein kostengünstiger Bot einfache Aufgaben erledigen und in einer Horde zusammenarbeiten kann. Ob dies zu einem Schwarm Bots führt, die Ihren Rasen mähen, einen Zaun reparieren oder eine Baumfestung in Ihrem Hinterhof errichten können, ist noch unbekannt.
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