Групповые упражнения роботов
Год назад в прессе появились сообщения, что «Лаборатория интеллектуальных систем» (Laboratory of Intelligence Systems), расположенная в швейцарской Лозанне, создала группу роботов, способных летать стаей.
Исследователи добились слаженного движения группы, содержащей до 10 летающих роботов, используя компьютерный алгоритм движения стаи Boids, описанный в 1986 году американским ученым Крейгом Рейнольдсом (Craig Reynolds). На сайте Хабрахабр.ру можно найти статью «Алгоритм роя частиц», в которой подробно описаны общие принципы поведения птиц в стае. В частности, в ходе создания своей модели Рейнольдс использовал три простых принципа: птица в его модели стремилась избежать столкновений с другими птицами, каждая птица двигалась в том же направлении, что и находящиеся неподалеку птицы, и птицы стремились двигаться на одинаковом расстоянии друг от друга. Именно эта модель дала возможность швейцарцам создать стаю роботов-беспилотников, снабдив каждый аппарат средствами связи Wi-Fi.
В настоящее время швейцарские ученые пошли еще дальше. В подготовленной к публикации статье “Indoor Navigation with a Swarm of Flying Robots” (ее препринт доступен на сайте «Лаборатории») рассказывается, что швейцарские «летуны» обзавелись помощниками и способны обследовать внутренние помещения зданий, выполняя при этом задания операторов. Интересно, что сами создатели называют подобные группы роботов, двигающихся слаженно и взаимодействующих друг с другом, «стаероботами» (swarmanoids).
Готовим стаю
Стая, предназначенная для исследования помещений, состоит из роботов трех типов: «роботы-руки», «роботы-ноги» и «роботы-глаза». Первые могут манипулировать объектами: двигаться по любым, даже искореженным и разломанным поверхностям, подниматься по трубам и другим гладким поверхностям с помощью силиконовых присосок, причем на значительную высоту. Кроме того, есть «выстреливающая» вакуумная присоска с лебедкой, с помощью которой «робот-рука», выбросив ее в любом направлении, может прикрепиться и подтянуть себя в нужную сторону.
«Роботы-ноги», в свою очередь, построены на нескольких колесах: они могут подъехать к «роботам-рукам» и соединиться с ними. Таким образом, получается робот «руки-ноги». Или робот «две ноги-руки». При необходимости такой составной киборг снова разделяется на части.
«Робот-глаза» летает, исследуя большие пространства. Он может прикрепиться к потолку и передавать информацию об окружающей среде другим роботам. Причем в этом состоянии энергия на перелет не тратится, что намного более эффективно, чем зависание в воздухе.
Полетели…
В настоящее время стая легко выполняет задания типа «найти книгу “Винни-Пух и все-все-все”, стоящую на полке в доме, и принести ее исследователям». Первыми в дело вступают «роботы-глаза»: они быстро облетают здание, находят нужный объект, крепятся и зависают, отправляя сигнал «роботам-рукам» и «роботам-ногам». «Ноги» берут «руки» и оперативно везут их к книжным полкам. Там «руки» отделяются, заползают на верхнюю полку, берут книгу, после чего спускаются, где их подхватывают «ноги» и везут на выход. Последними вылетают «глаза». При этом «рук», «ног» и «глаз» в стае несколько, а остальные члены параллельно могут выполнять другие задания.
При всей оригинальности идеи и не менее выдающемся ее исполнении у системы есть и недостатки. Так, на видео заметно, что стая работает не слишком быстро: «руке» требуется целых 38 секунд, чтобы забраться на полку и взять книгу. Человек сделает это значительно быстрее. Впрочем, скорость далеко не всегда критична. В целом же такие «организованные группы» способны на многое. Скажем, если надо обследовать внутри большое помещение и что-то в нем найти, уже не нужно будет направлять туда людей, подвергая их жизнь опасности. Достаточно выпустить стаю роботов, действующих слаженно, и они обнаружат засевшего на чердаке снайпера, потерявшегося в пещерах исследователя или оставшихся внутри помещений людей, пострадавших при техногенных катастрофах.
Проект финансирует Еврокомиссия по гранту IST-022888.