De har vært blant oss en stund nå. Små mikroboter som jobber sammen for å bekjempe sykdom, finne en tapt soldat eller til og med bygge en ny struktur har dukket opp i science fiction-filmer som Minoritetsrapport i fortiden. Og flere selskaper, inkludert IBM og HP, har vist hvordan noen få små roboter kan kommunisere med hverandre for å fullføre en oppgave.
Nå har Harvard-forskere utviklet kiloboten, en liten robot som koster bare 14 dollar å bygge og kommuniserer ved hjelp av infrarød. Hovedforskjellen: hundrevis eller til og med tusenvis av kiloboter kan utføre komplekse oppgaver. I fremtiden kan disse robotene sette scenen for rask prototyping. Se for deg tusenvis av kiloboter som bygger en bro eller til og med en skyskraper, eller går inn i en krigssone for å finne fiendtlige installasjoner og deaktivere våpen én etter én.
Mike Rubenstein er en postdoktor som jobber i Selvorganiserende systemforskningsgruppe ved Harvard University. Han forklarte at de små robotene bruker to vibrerende motorer for bevegelse, og kommuniserer med andre roboter ved å sender et infrarødt lys på en overflate - de vet hvor andre roboter befinner seg ved å lese lyset intensitet.
Hovedforskjellen, sier han, mellom noen tidligere svermboter og kilobiten, er at de nye robotene er ekte roboter: De jobber sammen, men følger ikke bare en forhåndsbestemt rute. De er mer som en Roomba enn en RC-bil som bare følger kommandoene til en operatør. Med Roomba har boten nok intelligens til å overvåke miljøet på jakt etter hindringer og bruke tusenvis av algoritmer for å finne en optimal rute.
"Den viktigste kortsiktige applikasjonen er å teste svermalgoritmer på et storskala robotsystem," sier Rubenstein. "Vi kan programmere dem til å bevege seg og samhandle med naboroboter. Det er mange mulige atferder, så langt har vi jobbet med søking og leting.»
Rubenstein sier han kan forestille seg et fremtidsscenario der robotene brukes til militære engasjementer. Teamet har allerede utviklet et veikart, kalt Termes, for hvordan kiloboter kunne bygge en 3D-struktur. Teamet jobber med en storskala distribusjon for kiloboter. Rubenstein ser også for seg at robotene blir brukt til utdanning, det han kaller "gruppekjøretøynavigasjon" og for miljø kartlegging — en teknikk som tilnærmer hvordan en region vil se ut etter korrosjon eller etter klimapåvirkning endring.
Medisinske scenarier
Et annet eksempel på massiv svermbot-interaksjon involverer såkalte "ninja-partikler" som IBM utvikler. Disse små polymerrobotene fungerer som en celle i kroppen din - de inneholder en elektrisk ladning og tiltrekkes av smittestoffer i kroppen som en magnet. Leger kan bruke ninja-partikler som jobber autonomt i kroppen for å finne et sår og begynne å reparere skadede celler.
"Når disse polymerene kommer i kontakt med vann i eller på kroppen, monterer de seg selv til en nanostruktur som er designet for å målrette bakteriemembraner basert på elektrostatisk interaksjon og bryte gjennom deres cellemembraner og vegger. Den fysiske naturen til denne handlingen hindrer bakterier i å utvikle resistens mot disse nanopartikler, sier Jim Hedrick, en forsker ved IBM.
"Disse midlene forhindrer bakteriene i å utvikle medikamentresistens ved faktisk å bryte gjennom bakterien cellevegg og membran, en fundamentalt annerledes angrepsmåte sammenlignet med tradisjonelle antibiotika,» Hedrick sier. Svermkonseptet, likt det Rubenstein utvikler, betyr at hver enkelt polymer ikke kan oppnå oppdraget på egen hånd, men må samarbeide med de andre agentene for å bekjempe en infeksjon og endre celler i kropp.
Interessant nok sier Hedrick at ninja-partikler også kan brukes til kommersielle applikasjoner, ikke bare i det medisinske feltet eller i et forskningslaboratorium. Han sier at nanostrukturene kan være innebygd i håndsåpe, deodorant, bordservietter og hånddesinfeksjonsmidler for å bekjempe infeksjoner. De kan også brukes til å bekjempe store infeksjoner som tuberkulose og lungesykdommer. Når partiklene er programmert, utfører de sitt "oppdrag" og oppløses deretter naturlig.
Fremtidige scenarier
Rubenstein var nølende med å teoretisere om fremtidige kilobot-scenarier. Likevel er det lett å se for seg hvordan swarmbots kan bli en del av hverdagen vår. Om det å ha tusenvis av roboter som bygger broer, finner infeksjoner eller kjemper kampene våre kan føre til en mikroarmageddon er et annet spørsmål. Likevel er ideen om sensorer i fysiske objekter allerede en realitet.
Et eksempel er 94Fifty basketball, som selges for rundt 3000 dollar. Ballen inneholder en sensor som kommuniserer med programvare for å analysere en spillers skudd. Programvaren kan brukes til å trene nye spillere på skytemekanikk, og dataene kan brukes til et helt lag for å analysere hvordan de spiller spillet og hvordan de kan forbedre sine evner. Denne "hive"-analysen, som allerede er en realitet, viser hvordan innebygde sensorer kan fungere sammen i et team.
Swarmbots bruker et lignende konsept: De kan være innebygd i fysiske objekter, kommunisere med hverandre og deretter rapportere aktivitetene sine tilbake til en sentral server.
Det er spesielt interessant i et scenario på slagmarken. Swarmbots kan fungere som de nye iRobot 110 FirstLook, en rask distribusjonsrobot du kaster til bakken.
Boten kan håndtere et fall på 15 fot og er vanntett opp til 3 fot. Selv om det ikke er mikrobotstørrelse (hver FirstLook er omtrent ti tommer lang og veier fem pund), kan de fungere i en bikube, lik hvordan programmerere har designet en sverm av iRobot Roomba-støvsugere for å rengjøre store områder. Vi har nylig sett to Roombas arbeide sammen for å støvsuge et rom, unngå hverandre og kommunisere for å fullføre rengjøringsjobben på halvparten av tiden.
FirstLook-roboter bruker allerede infrarødt lys for å finne ruter på en slagmark. Selv om de ikke jobber autonomt og ikke kommuniserer med hverandre ennå, er det lett å se for seg hvordan denne typen roboter kan koordinere et utforskende oppdrag i fiendens territorium.
Swarmbot-droner kan utføre overvåkingsoppgaver som vist i det kommende Ghost Recon: Future Soldier spill av Ubisoft, som gir rekognosering som holder soldatene trygge. Selvfølgelig kan disse fremtidsscenariene virke som science-fiction. Det er spørsmål om kostnadene for hver bot på slagmarken, og militære tjenestemenn har vært tilbakeholdne med å bruke roboter i kampsituasjoner på grunn av moralske implikasjoner (mennesker har evnen til å lage bedre impulser vedtak). Militære roboter brukes først og fremst til å kartlegge slagmarken i dag.
Men som med alle roboter, vil det endre seg etter hvert som AI forbedres. Swarmbots kan programmeres med en gruppefeilsikker som er sterkere enn en individuell bot. De kan sendes inn i en krigssone for å finne sårede soldater, reparere kjøretøy og til og med deaktivere fiendtlige våpen.
For nå er swarmbot-teknologien godt i et tidlig utviklingsstadium. Kiloboten er det beste eksemplet så langt som viser hvordan en lavkostrobot kan utføre enkle oppgaver og jobbe sammen i en horde. Om dette fører til en sverm av roboter som kan klippe gresset ditt, reparere et gjerde eller bygge et trefort i hagen din er fortsatt ukjent.
Redaktørenes anbefalinger
- Finishing touch: Hvordan forskere gir roboter menneskelignende taktile sanser
- Kvinner med byte: Vivienne Mings plan for å løse "rotete menneskelige problemer" med A.I.
- De beste robotene på CES 2021
- 9 militærroboter som er helt skremmende... og merkelig bedårende
- Inne i sinnet til en autonom leveringsrobot
