Ze zijn al een tijdje onder ons. Kleine microbots die samenwerken om ziekten te bestrijden, een verloren soldaat te vinden of zelfs een nieuwe structuur te bouwen, zijn verschenen in sciencefictionfilms zoals Minderheidsverslag in het verleden. En verschillende bedrijven, waaronder IBM en HP, hebben laten zien hoe een paar kleine robots met elkaar kunnen communiceren om een taak te voltooien.
Nu hebben onderzoekers van Harvard de kilobot ontwikkeld, een kleine robot die slechts $ 14 kost om te bouwen en communiceert via infrarood. Het belangrijkste onderscheid: honderden of zelfs duizenden kilobots kunnen complexe taken uitvoeren. In de toekomst zouden deze bots de weg kunnen bereiden voor snelle prototyping-assemblage. Stel je voor dat duizenden kilobots een brug of zelfs een wolkenkrabber bouwen, of een oorlogsgebied betreden om vijandelijke installaties te vinden en wapens een voor een uit te schakelen.
Mike Rubenstein is een postdoctoraal onderzoeker in de Onderzoeksgroep voor zelforganiserende systemen
aan de Harvard-universiteit. Hij legde uit dat de kleine bots twee vibrerende motoren gebruiken om zich voort te bewegen en met andere bots communiceren een infraroodlicht naar een oppervlak sturen - ze kennen de locatie van andere bots door het licht te lezen intensiteit.
Het belangrijkste verschil, zegt hij, tussen sommige eerdere swarmbots en de kilobit, is dat de nieuwe bots echte robots zijn: ze werken samen, maar volgen niet alleen een vooraf bepaalde route. Ze lijken meer op een Roomba dan op een RC-auto die alleen de commando’s van een operator volgt. Met de Roomba beschikt de bot over voldoende intelligentie om de omgeving te monitoren op zoek naar obstakels en met behulp van duizenden algoritmen een optimale route te vinden.
“De belangrijkste toepassing op de korte termijn is het testen van zwermalgoritmen op een grootschalig robotsysteem”, zegt Rubenstein. “We kunnen ze programmeren om te bewegen en te communiceren met naburige robots. Er zijn veel gedragingen mogelijk, en tot nu toe hebben we gewerkt aan foerageren en verkennen.”
Rubenstein zegt dat hij zich een toekomstscenario kan voorstellen waarin de bots worden gebruikt voor militaire gevechten. Het team heeft al een roadmap ontwikkeld, genaamd Termen, voor hoe kilobots een 3D-structuur konden bouwen. Het team werkt aan een grootschalige inzet van kilobots. Rubenstein stelt zich ook voor dat de bots worden gebruikt voor onderwijs, wat hij ‘groepsvoertuignavigatie’ noemt en voor het milieu mapping - een techniek die benadert hoe een regio eruit zou zien na corrosie of na de effecten van het klimaat wijziging.
Medische scenario's
Een ander voorbeeld van massale swarmbot-interactie betreft zogenaamde ‘ninjadeeltjes’ die IBM aan het ontwikkelen is. Deze kleine polymeerbots werken als een cel in je lichaam: ze bevatten een elektrische lading en worden als een magneet aangetrokken door infectieuze agentia in het lichaam. Artsen zouden ninjadeeltjes kunnen gebruiken die autonoom in het lichaam werken om een wond te vinden en beschadigde cellen te repareren.
“Zodra deze polymeren in of op het lichaam in contact komen met water, assembleren ze zichzelf tot een nanostructuur ontworpen om bacteriemembranen te targeten op basis van elektrostatische interactie en hun celmembranen te doorbreken muren. De fysieke aard van deze actie verhindert dat bacteriën resistentie tegen deze nanodeeltjes ontwikkelen”, zegt Jim Hedrick, onderzoeker bij IBM.
“Deze middelen voorkomen dat de bacterie resistentie tegen geneesmiddelen ontwikkelt door de bacterie daadwerkelijk te doorbreken celwand en membraan, een fundamenteel andere aanvalswijze vergeleken met traditionele antibiotica,” Hedrick zegt. Het zwermconcept, vergelijkbaar met wat Rubenstein aan het ontwikkelen is, betekent dat elk individueel polymeer dit niet kan verwezenlijken de missie op zichzelf, maar moet samenwerken met de andere agenten om een infectie te bestrijden en cellen in de cel te veranderen lichaam.
Interessant genoeg zegt Hedrick dat ninjadeeltjes ook voor commerciële toepassingen kunnen worden gebruikt, niet alleen op medisch gebied of in een onderzoekslaboratorium. Hij zegt dat de nanostructuren kunnen worden ingebouwd in handzeep, deodorant, tafeldoekjes en handdesinfecterende middelen om infecties te bestrijden. Ze kunnen ook worden gebruikt om ernstige infecties zoals tuberculose en longziekten te bestrijden. Zodra de deeltjes zijn geprogrammeerd, voeren ze hun ‘missie’ uit en lossen ze vervolgens op natuurlijke wijze op.
Toekomstscenario's
Rubenstein aarzelde om te theoretiseren over toekomstige kilobotscenario's. Toch is het gemakkelijk voor te stellen hoe swarmbots onderdeel zouden kunnen worden van ons dagelijks leven. Of het hebben van duizenden bots die bruggen bouwen, infecties vinden of onze strijd voeren, tot een micro-armageddon zou kunnen leiden, is een andere vraag. Toch is het idee van sensoren in fysieke objecten al werkelijkheid.
Een voorbeeld is de 94Fifty-basketbal, die voor ongeveer $ 3.000 wordt verkocht. De bal bevat een sensor die communiceert met software om het schot van een speler te analyseren. De software kan worden gebruikt om nieuwe spelers te trainen in schietmechanismen, en de gegevens kunnen voor een heel team worden gebruikt om te analyseren hoe ze het spel spelen en hoe ze hun vaardigheden kunnen verbeteren. Deze ‘hive’-analyse, die al een realiteit is, laat zien hoe ingebedde sensoren in een team kunnen samenwerken.
Swarmbots gebruiken een soortgelijk concept: ze kunnen worden ingebed in fysieke objecten, met elkaar communiceren en vervolgens hun activiteiten terugrapporteren naar een centrale server.
Dat is vooral interessant in een slagveldscenario. Swarmbots zouden als nieuw kunnen werken iRobot 110 EersteLook, een snelle inzetbot die je op de grond gooit.
De bot kan een val van 4,5 meter aan en is waterdicht tot 3 meter. Hoewel ze niet zo groot zijn als microbots (elke FirstLook is ongeveer vijftien centimeter lang en weegt vijf pond), zouden ze kunnen werken in een bijenkorf, vergelijkbaar met hoe programmeurs een zwerm iRobot Roomba-stofzuigers hebben ontworpen om grote ruimtes schoon te maken gebieden. We hebben onlangs gezien hoe twee Roomba's samenwerken om een kamer te stofzuigen, elkaar ontwijken en communiceren om de schoonmaakklus in de helft van de tijd af te ronden.
FirstLook-bots gebruiken al infraroodlicht om routes op een slagveld te vinden. Ook al werken ze niet autonoom en communiceren ze nog niet met elkaar, het is gemakkelijk voor te stellen hoe dit soort bots een verkenningsmissie in vijandelijk gebied zouden kunnen coördineren.
Swarmbot-drones zouden surveillancetaken kunnen uitvoeren, zoals we in de toekomst zullen zien Ghost Recon: toekomstige soldaat game van Ubisoft, die verkenningen biedt die soldaten veilig houden. Natuurlijk lijken deze toekomstscenario’s misschien sciencefiction. Er zijn vragen over de kosten van elke bot op het slagveld, en militaire functionarissen zijn terughoudend in het gebruik ervan robots in gevechtssituaties vanwege de morele implicaties (mensen hebben het vermogen om betere impulsen te geven beslissingen). Militaire bots worden tegenwoordig voornamelijk gebruikt voor het onderzoeken van het slagveld.
Maar zoals bij elke robotinspanning zal dat veranderen naarmate de AI verbetert. Swarmbots kunnen worden geprogrammeerd met een groepsfailsafe die sterker is dan een individuele bot. Ze konden naar een oorlogsgebied worden gestuurd om gewonde soldaten te vinden, voertuigen te repareren en zelfs vijandelijke wapens uit te schakelen.
Voorlopig bevindt de swarmbottechnologie zich stevig in een vroeg ontwikkelingsstadium. De kilobot is tot nu toe het beste voorbeeld dat laat zien hoe een goedkope bot eenvoudige taken kan uitvoeren en in een horde kan samenwerken. Of dit leidt tot een zwerm bots die je gras kunnen maaien, een hek kunnen repareren of een boomfort in je achtertuin kunnen bouwen, is nog onbekend.
Aanbevelingen van de redactie
- Finishing touch: hoe wetenschappers robots mensachtige tastzintuigen geven
- Women with Byte: Vivienne Ming’s plan om ‘rommelige menselijke problemen’ op te lossen met A.I.
- De beste robots op CES 2021
- 9 militaire robots die totaal angstaanjagend zijn... en vreemd schattig
- In de geest van een autonome bezorgrobot
