Спільні роботи створюють космічні станції та рятують життя

Такі споруди, як Міжнародна космічна станція, надто великі й важкі, щоб їх можна було побудувати на Землі, а потім запустити на Землю як одне ціле. Натомість МКС зібрали в космосі, як гігантський набір Lego, з використанням великих модулів, які були доставлені за допомогою кількох запусків ракет протягом 12 років. Це досить складно, коли ви маєте справу зі структурою, призначеною для плавання на орбіті Землі. Але як бути, коли дослідження космосу стане наступним кроком і людство захоче побудувати складні споруди дедалі далі, наприклад на Марсі?

Ось де а новий проект MIT вступає в гру. Втілюючи мантру «командна робота змушує мрію працювати», він демонструє систему крихітних роботів, які співпрацюють, на прізвисько «родина». роботи, які одного разу зможуть працювати разом, створюючи високоефективні конструкції, починаючи від літаків і закінчуючи будинками та космосом. населені пункти.

V-подібні роботи, які називаються Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer (або BILL-E), нагадують мініатюрні руки. Рухаючись, як дюймові черв’яки, вони можуть з’єднувати невеликі тривимірні модульні частини, які називаються вокселями, у більші структури. Таким же чином зображення будь-якої складності можна відтворити на екрані за допомогою простого квадрата пікселів, ідея творців BILL-E полягає в тому, щоб роботи могли досягти того ж у тривимірний світ. Кожен воксель може бути підібраний і розміщений роботами, а потім з’єднаний за допомогою спеціальної системи фіксації, яка є частиною кожної будівельної одиниці.

«Наші роботи можуть будувати структури більші та точніші, ніж вони самі», — сказав Digital Trends Бенджамін Дженетт, один із головних дослідників проекту. «Немає жодного підвищення вартості інфраструктури, окрім створення окремих воксельних компонентів і простих роботів. У цьому сенсі геометрична складність практично не коштує. Відносна роботизована збірка використовує просту повторювану процедуру для виготовлення високоефективних конструкцій на вимогу, де одна збірка є остаточною».

Робота в команді змушує робота мрії працювати

Немає сумніву, що роботи BILL-E для створення вокселів Массачусетського технологічного інституту є захоплюючими. Але, мабуть, найбільш захоплюючим аспектом з них є те, що вони пропонують про наступний рубіж для роботів. Понад півстоліття, принаймні з тих пір, як дослідники SRI International будують перший мобільний робот загального призначення, інженери були справедливо схвильовані можливістю використання роботів.

Сьогодні роботи використовуються в багатьох сферах застосування. Люди, які їх будують, обіцяють, що вони зможуть виконувати нудну, брудну, небезпечну та дорогоцінну роботу, для якої люди менше підходять. Але хоча один робот може бути корисним, він стає все більш корисним команди роботів, які дають можливість побачити, де вони можуть бути найціннішими. Докази того, де команди машин можуть перемогти, є очевидними в різних масштабах. Існують маленькі роботи, схожі на відповідних роботів, розроблених MIT. Однак ті самі принципи співпраці застосовуються і до більших роботів.

Минулого року Boston Dynamics випустив коротке відео у якому два роботи SpotMini працювали разом, щоб досягти спільної мети: відкрити двері офісу. Це обмежена, спрощена ілюстрація співпраці, але вона, тим не менш, демонструє, наскільки багато машини можуть працювати разом, щоб виконувати завдання, які були б набагато складнішими або навіть неможливими їхня власність.

Є багато проблем, які обіцяють вирішити такі колаборативні роботи. У деяких випадках це уникнення або видалення перешкод, наприклад, у випадку SpotMini, що відкриваються двері. В інших він може досліджувати великі території за допомогою кількох роботів, кожен з яких відстежує свій окремий шлях, але скоординовано таким чином, щоб охоплювати широку територію, не наступаючи один одному на пальці. Це може бути корисно для таких речей, як картографування. Це також може дозволити роботам покращити свої здібності, навчаючись методом проб і помилок, а потім передаючи цю інформацію іншим у групі; дозволяючи всім залученим ставати розумнішими швидше.

Команди роботів всюди

Приклади командних роботів для співпраці є всюди. У Колумбійському університеті в Нью-Йорку професор Ход Ліпсон і його команда зробили це розробив рій дископодібних роботів які можуть з’єднуватися, щоб утворити безліч різних форм-факторів. Наприклад, якщо йому потрібно пройти через щілину, роботи можуть перебудувати себе в форму, яка дозволить їм пройти крізь неї, перш ніж знову зібратися як більш широка структура з іншого боку.

Тим часом, у рамках програми NASA Innovative Advanced Concepts, відоме космічне агентство працює над проектом обертається навколо групи роботів, які називаються «коботами». Ці коботи можуть працювати як команда, щоб досліджувати такі території, як печери, а також працювати разом, щоб створювати нові типи пересування. Одного разу NASA сподівається, що їх можна буде використовувати для дослідження інших планет.

Ці підходи неймовірно захоплюючі. Однак в обох прикладах використовуються роботи ідентичні один одному. Це не повинно бути так. Насправді, у багатьох сценаріях було б корисніше, якби команди роботів складалися з роботів із дуже різними навичками. Ви знаєте, як ефективні команди людей.

Розглянемо, наприклад, кооперативні групи роботів, які працюють разом у пошуково-рятувальній місії після стихійного лиха. Це те, що вже є активно досліджується через небезпеку, притаманну відправці людей-рятувальників. Але хоча наявність кількох одиниць одного робота, безсумнівно, може бути корисною для певного порятунку середовища, можливість об’єднати роботів з різними наборами навичок може виявитися навіть більшою цінний.

Уявіть собі, що ви використовуєте робота-розвідника з розширеними оптичними можливостями в поєднанні з більш важким роботом, який прибирає уламки з шляху або приносить їжу та воду жертвам. Ця здатність використовувати декілька типів роботів разом є предметом, який зараз досліджується Великий підземний виклик DARPA. Учасники конкурсу повинні розробити автономних роботів для дослідження підземних середовищ. Замість того, щоб обмежуватися одним типом роботів, вони можуть створювати команди тегів, що складаються з різних типів машин, починаючи від чотирилапих ботів, натхненних собаками, і закінчуючи літаючими дронами.

Це все про контроль

Звичайно, кожен, хто коли-небудь працював у команді, знає, що лідерство — це велике питання, коли мова заходить про диктування цілей. Коли справа доходить до роботів, це не менше занепокоєння — і існує кілька можливих відповідей.

«Ми використовуємо централізовану, а не розподілену архітектуру керування», — сказав Бенджамін Дженетт, дослідник проекту BILL-E. «Це означає, що одна сутність, у даному випадку ноутбук, обчислює [всю] послідовність збірки та планування шляху робота, а також надсилає команди мобільним роботам бездротовим способом. Потім роботи виконують цей шлях, який складається з невеликого набору заданих рухів — крок, поворот, підняття, місце — із кінцевою кількістю датчиків для зворотного зв’язку».

Дженетт зазначає, що така централізована архітектура управління може легше досягти оптимальних результатів, оскільки все запрограмовано заздалегідь. У цьому випадку «єдина сутність», яку він називає, схожа на керівника проекту на будівельному майданчику: планування все заздалегідь і переконавшись, що кожен член команди знає, ким він має бути робити. Однак це не ідеальне рішення, оскільки робить його вразливим до єдиної точки відмови. У результаті Дженетт сказав, що команда шукає розподілених систем управління на майбутнє.

«Це вимагає більшої автономності від роботів, [що означає] зондування та прийняття рішень», — сказав він. «Але ми вважаємо, що наше обладнання можна легко модифікувати, щоб включити ці зміни на наступних етапах цієї роботи».

Ця проблема триватиме й у наступні роки. Змусити кількох роботів спілкуватися один з одним — надзвичайно складна проблема, яка потребує значного попереднього планування. Однак досягнення ройового інтелекту також дозволять роботам функціонувати разом у певних програмах із розподіленими формами інтелекту. Подібно до зграї птахів, де кожен птах реагує на своїх найближчих сусідів, але жоден птах не керує зграєю, це має величезний потенціал. Особливо, коли мова йде про стратегії імпровізації.

Тільки початок історії

Зараз ми все ще на початку цієї подорожі. Як і співпраця між людьми та роботами на робочому місці, спільні команди роботів залишаються переважно дослідницькими лабораторіями. Але так не залишиться.

Як показало все з Роботи-доставники Starship Technologies до ANYbotics БУДЬ-ЯКІ роботи для перевірки нафтових вишок, роботи стають частиною повсякденного життя. І там, де зараз компанії використовують одного або двох роботів для виконання завдань, ця кількість обов’язково зростатиме.

Тож їм краще почати ладити — заради всіх нас.

Рекомендації редакції

• Зустрічайте кардинального робота, який може ідеально імітувати будь-який кидок людини
• Смішна формула: чому гумор, створений машиною, є святим Граалем А.І.
• Частково Термінатор, частково Тремори: цей робот-хробак може плавати крізь пісок
• Звук науки: чому аудіо є наступним рубежем у дослідженні Марса
• Роботи, що розвиваються, самовідтворюються, але не турбуйтеся про повстання