Απλά ρομπότ, έξυπνοι αλγόριθμοι

Νανο ΤεχνολογίαΧρονική σήμανση: 1 Μαΐου 2021 3:18 μ.μ.

Κόμβος πηγής: 836551

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Απλά ρομπότ, έξυπνοι αλγόριθμοι

Όταν οι αισθητήρες, η επικοινωνία, η μνήμη και οι υπολογισμοί αφαιρούνται από μια ομάδα απλών ρομπότ, ορισμένα σύνολα σύνθετων εργασιών μπορούν ακόμα να επιτευχθούν με τη μόχλευση των φυσικών χαρακτηριστικών των ρομπότ, ένα χαρακτηριστικό που μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Georgia Tech αποκαλεί «ενσάρκωση εργασίας». " CREDIT Shengkai Li, Georgia Tech

When sensors, communication, memory and computation are removed from a group of simple robots, certain sets of complex tasks can still be accomplished by leveraging the robots’ physical characteristics, a trait that a team of researchers led by Georgia Tech calls “task embodiment.” CREDIT Shengkai Li, Georgia Tech

Περίληψη:
Όποιος έχει παιδιά γνωρίζει ότι ενώ ο έλεγχος ενός παιδιού μπορεί να είναι δύσκολος, ο έλεγχος πολλών ταυτόχρονα μπορεί να είναι σχεδόν αδύνατος. Το να συλλέγουμε σμήνη ρομπότ μπορεί να είναι εξίσου δύσκολο, εκτός αν οι ερευνητές χορογραφούν προσεκτικά τις αλληλεπιδράσεις τους - όπως τα αεροπλάνα σε σχηματισμό - χρησιμοποιώντας όλο και πιο εξελιγμένα συστατικά και αλγόριθμους. Αλλά τι μπορεί να επιτευχθεί αξιόπιστα όταν τα ρομπότ είναι απλά, ασυνεπή και δεν διαθέτουν εξελιγμένο προγραμματισμό για συντονισμένη συμπεριφορά;

Απλά ρομπότ, έξυπνοι αλγόριθμοι

Ατλάντα, GA | Δημοσιεύτηκε στις 30 Απριλίου 2021

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Dana Randall, τον καθηγητή υπολογιστών ADVANCE και τον Daniel Goldman, τον καθηγητή φυσικής οικογένειας Dunn, και οι δύο στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας, προσπάθησαν να δείξουν ότι ακόμη και τα απλούστερα ρομπότ μπορούν ακόμα να επιτελέσουν εργασίες πολύ πέρα από τις δυνατότητες ενός, ή ακόμα και μερικά από αυτά. Ο στόχος της ολοκλήρωσης αυτών των εργασιών με αυτό που η ομάδα ονομάστηκε «χαζά ρομπότ» (ουσιαστικά κινητά κοκκώδη σωματίδια) υπερέβη τις προσδοκίες τους και οι ερευνητές αναφέρουν ότι είναι σε θέση να αφαιρέσουν όλους τους αισθητήρες, την επικοινωνία, τη μνήμη και τον υπολογισμό - και αντί να ολοκληρώσουν ένα σύνολο εργασιών μέσω αξιοποιώντας τα φυσικά χαρακτηριστικά των ρομπότ, ένα χαρακτηριστικό που ορίζει η ομάδα «υλοποίηση εργασίας»

Τα BOBbots της ομάδας, ή «ρομπότ συμπεριφοράς, οργάνωσης, βομβαρδισμού» που ονομάστηκαν για τον πρωτοπόρο κοκκώδους φυσικής Bob Behringer, είναι «τόσο χαζά όσο παίρνουν», εξηγεί ο Randall. "Το κυλινδρικό σασί τους έχει δονούμενα πινέλα κάτω και χαλαρούς μαγνήτες στην περιφέρειά τους, προκαλώντας τους να περνούν περισσότερο χρόνο σε τοποθεσίες με περισσότερους γείτονες." Η πειραματική πλατφόρμα συμπληρώθηκε από ακριβείς προσομοιώσεις υπολογιστών με επικεφαλής τον φοιτητή φυσικής Γεωργίας Shengkai Li, ως έναν τρόπο για τη μελέτη πτυχών του συστήματος που δυσκολεύονται να σπουδάσουν στο εργαστήριο.

Παρά την απλότητα των BOBbots, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι, καθώς τα ρομπότ κινούνται και συγκρούονται μεταξύ τους, «σχηματίζονται συμπαγή αδρανή που μπορούν να καθαρίσουν συλλογικά συντρίμμια που είναι πολύ βαρύ για να μπορεί κανείς να κινηθεί», σύμφωνα με τον Goldman. «Ενώ οι περισσότεροι άνθρωποι κατασκευάζουν όλο και πιο περίπλοκα και ακριβά ρομπότ για να εγγυηθούν τον συντονισμό, θέλαμε να δούμε ποιες πολύπλοκες εργασίες θα μπορούσαν να επιτευχθούν με πολύ απλά ρομπότ».

Το έργο τους, όπως αναφέρθηκε στις 23 Απριλίου 2021 στο περιοδικό Science Advances, εμπνεύστηκε από ένα θεωρητικό μοντέλο σωματιδίων που κινούνται σε μια σκακιέρα. Μια θεωρητική αφαίρεση γνωστή ως αυτο-οργανωμένο σύστημα σωματιδίων αναπτύχθηκε για να μελετήσει αυστηρά ένα μαθηματικό μοντέλο των BOBbots. Χρησιμοποιώντας ιδέες από τη θεωρία πιθανοτήτων, τη στατιστική φυσική και τους στοχαστικούς αλγόριθμους, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποδείξουν ότι το θεωρητικό μοντέλο υφίσταται μια αλλαγή φάσης καθώς οι μαγνητικές αλληλεπιδράσεις αυξάνονται - απότομα αλλάζει από διασκορπισμένη σε συσσωμάτωση σε μεγάλες, συμπαγείς συστάδες, παρόμοια με τις αλλαγές φάσης που βλέπουμε σε κοινά καθημερινά συστήματα, όπως νερό και πάγος.

«Η αυστηρή ανάλυση όχι μόνο μας έδειξε πώς να φτιάξουμε τα BOBbots, αλλά επίσης αποκάλυψε μια εγγενή ανθεκτικότητα του αλγορίθμου μας που επέτρεψε σε ορισμένα από τα ρομπότ να είναι ελαττωματικά ή απρόβλεπτα», σημειώνει ο Randall, ο οποίος επίσης είναι καθηγητής της επιστήμης των υπολογιστών και βοηθός καθηγητής μαθηματικών στο Georgia Tech.

###

Η συνεργασία βασίζεται σε πειράματα και προσομοιώσεις που σχεδιάστηκαν επίσης από τους Bahnisikha Dutta, Ram Avinery και Enes Aydin από την Georgia Tech, καθώς και σε θεωρητικά έργα των Andrea Richa και Joshua Daymude από το κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα και Sarah Cannon από το Claremont McKenna College, που είναι πρόσφατος απόφοιτος της Georgia Tech.

Αυτή η εργασία αποτελεί μέρος μιας πολυεπιστημονικής ερευνητικής πρωτοβουλίας πανεπιστημίου (MURI) που χρηματοδοτείται από το Γραφείο Έρευνας του Στρατού (ARO) για να μελετήσει τα θεμέλια του αναδυόμενου υπολογισμού και της συλλογικής νοημοσύνης.

Χρηματοδότηση: Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το Υπουργείο Άμυνας με το βραβείο MURI αρ. W911NF-19-1-0233 και από τα βραβεία NSF DMS-1803325 (SC); CCF-1422603, CCF-1637393 και CCF-1733680 (AWR); CCF-1637031 και CCF-1733812 (DR και DIG); και CCF-1526900 (DR).

####

Σχετικά με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας
Το Γεωργικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας, ή το Georgia Tech, είναι ένα από τα κορυφαία 10 δημόσια ερευνητικά πανεπιστήμια που αναπτύσσουν ηγέτες που προωθούν την τεχνολογία και βελτιώνουν την ανθρώπινη κατάσταση. Το Ινστιτούτο προσφέρει πτυχία επιχειρήσεων, υπολογιστών, σχεδιασμού, μηχανικής, φιλελεύθερων τεχνών και επιστημών. Οι σχεδόν 40,000 φοιτητές του, που αντιπροσωπεύουν 50 πολιτείες και 149 χώρες, σπουδάζουν στην κεντρική πανεπιστημιούπολη της Ατλάντα, σε πανεπιστημιουπόλεις στη Γαλλία και την Κίνα, και μέσω εξ αποστάσεως και διαδικτυακής μάθησης. Ως κορυφαίο τεχνολογικό πανεπιστήμιο, η Georgia Tech είναι μια μηχανή οικονομικής ανάπτυξης για τη Γεωργία, τη Νοτιοανατολική και το έθνος, πραγματοποιώντας περισσότερα από 1 δισεκατομμύριο δολάρια σε έρευνα ετησίως για την κυβέρνηση, τη βιομηχανία και την κοινωνία.

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Tracey A. Reeves
404-660-2929

Τζες Χαντ-Ράλστον
Επικοινωνία - Κολλέγιο Επιστημών
(404) 385-5207

@GeorgiaTech

Πνευματικά δικαιώματα © Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: