گروهی از ربات‌های کوچک که بدون نقشه ساخته می‌شوند

به گزارش مجله خبری نگار، محققان دانشگاه پنسیلوانیا یک استراتژی ساخت و ساز جدید توسعه داده‌اند که در آن گروهی از ربات‌های کوچک می‌توانند سازه‌های پیچیده را بدون نقشه، رهبر یا کنترل مرکزی بسازند. این کار در مجله Science Advances منتشر شده است.

دانشمندان با الهام از مورچه‌ها، موریانه‌ها و زنبورها، قوانین ریاضی ایجاد کرده‌اند که به ربات‌های مجازی اجازه می‌دهد سازه‌ها را به شیوه‌ای خودسازمانده بسازند. در شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، این ماشین‌ها بدون درک طرح کلی، سازه‌های لانه زنبوری مانندی را بنا کردند و صرفاً به محیط اطراف خود پاسخ دادند - مانند حشرات در طبیعت.

جردن رینی، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح داد: «ما به این ایده عادت کرده‌ایم که ساخت‌وساز یک برنامه‌ی دقیق باشد: ابتدا یک طراحی، سپس مراحل، همه چیز به ترتیب. حتی چاپگر‌های سه‌بعدی نیز به این روش کار می‌کنند. اما این یک سیستم شکننده است: یک اشتباه و روند کار مختل می‌شود.» «ما یک الگوی متفاوت پیشنهاد دادیم: هر ربات به طور مستقل عمل می‌کند و ساختار نهایی از بسیاری از اقدامات ساده پدیدار می‌شود.»

این سیستم نه تنها در برابر خطا مقاوم است، بلکه انعطاف‌پذیر نیز هست: ربات‌ها حتی اگر برخی از آنها از کار بیفتند، به کار خود ادامه می‌دهند. علاوه بر این، همه چیز به صورت موازی اتفاق می‌افتد، و نه به نوبت، مانند تولید سنتی، که به طور بالقوه فرآیند را سریع‌تر و قابل اعتمادتر می‌کند.

برخلاف شبکه‌های عصبی که از مغز تقلید می‌کنند، دانشمندان قصد نداشتند رفتار حشرات را دقیقاً تکرار کنند. آنها بر یک اصل کلیدی طبیعت تمرکز کردند: سیستم‌های پیچیده می‌توانند از اعمال ساده و مکرر پدیدار شوند.

پروفسور مارک ییم گفت: «تا زمانی که ربات‌ها از مجموعه قوانین محلی صحیح پیروی کنند، برای ما مهم نیست که آیا آنها آنچه را که می‌سازند می‌فهمند یا نه.»

نویسندگان ده‌ها شبیه‌سازی انجام دادند تا پارامتر‌های بهینه را پیدا کنند: نحوه چرخش ربات‌ها، نحوه برخورد آنها با ساختمان دیگر، زمان توقف آنها و غیره. همچنین مشخص شد که میزان «بی‌نظمی» رفتار ربات‌ها نیز مهم است - کمی بی‌نظمی در عملکرد آنها، استحکام سازه نهایی را افزایش داده و آن را کمتر شکننده می‌کند.

در آینده، محققان قصد دارند از شبیه‌سازی‌ها به نمونه‌های اولیه فیزیکی روی آورند. به جای چاپگر‌های کوچک، آنها رویکردی واقع‌گرایانه‌تر را در نظر دارند - برای مثال، رشد سازه‌های فلزی با استفاده از الکتروشیمی.

رینی در پایان گفت: «طبیعت با یک طرح جامع شروع نمی‌شود؛ بلکه از گام‌های کوچک بسیاری ساخته می‌شود. اکنون ما نیز در حال یادگیری انجام همین کار هستیم.»