シンプルなロボット、スマートなアルゴリズム

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単純なロボットのグループからセンサー、通信、メモリ、計算機能が取り除かれても、特定の複雑なタスクのセットはロボットの物理的特性を活用することで達成できます。ジョージア工科大学が率いる研究チームはこの特性を「タスクの具現化」と呼んでいます。クレジット Shengkai Li、ジョージア工科大学

要約：
子供がいる人なら誰でも、一人の子供をコントロールするのは難しいかもしれませんが、一度に多くの子供をコントロールすることはほとんど不可能であることを知っています。研究者がますます洗練されたコンポーネントとアルゴリズムを使用して、形成中の飛行機のように相互作用を注意深く振り付けない限り、ロボットの群れを集合的に機能させることも同様に困難です。しかし、手元のロボットが単純で一貫性がなく、協調動作のための高度なプログラミングが不足している場合、確実に達成できることは何でしょうか。

シンプルなロボット、スマートなアルゴリズム

ジョージア州アトランタ| 30年2021月XNUMX日に投稿

ジョージア工科大学のADVANCEコンピューティング教授であるDanaRandallとDunnFamilyPhysics教授であるDanielGoldmanが率いる研究者チームは、最も単純なロボットでも、XNUMXつのロボットの能力をはるかに超えるタスクを実行できることを示しました。またはそれらのいくつかですら。チームが「ダムロボット」（本質的には可動性の粒状粒子）と呼んだものでこれらのタスクを達成するという目標は期待を上回り、研究者はすべてのセンサー、通信、メモリ、計算を削除できることを報告しています。チームが「タスクの具体化」と呼ぶ特性である、ロボットの物理的特性を活用します。

粒状物理学のパイオニアであるボブ・ベリンガーにちなんで名付けられたチームのBOBbot、つまり「振る舞い、整理し、賑やかなボット」は、「彼らが得るのと同じくらい愚かです」とランドールは説明します。「彼らの円筒形のシャーシは、下に振動ブラシがあり、周囲に磁石が緩んでいるため、より多くの隣人がいる場所でより多くの時間を費やすことができます。」実験プラットフォームは、ラボでの研究に不便なシステムの側面を研究する方法として、ジョージア工科大学の物理学の学生であるShengkaiLiが率いる正確なコンピューターシミュレーションによって補完されました。

ゴールドマン氏によると、BOBbotの単純さにもかかわらず、研究者たちは、ロボットが移動して互いにぶつかると、「一人では移動できないほど重い破片をまとめて取り除くことができるコンパクトな骨材が形成される」ことを発見しました。「ほとんどの人が調整を保証するためにますます複雑で高価なロボットを構築していますが、非常に単純なロボットでどのような複雑なタスクを実行できるかを知りたかったのです。」

彼らの研究は、23年2021月XNUMX日にサイエンスアドバンシス誌で報告されたように、チェス盤上を動き回る粒子の理論モデルに触発されました。自己組織化パーティクルシステムとして知られる理論的抽象化は、BOBbotの数学的モデルを厳密に研究するために開発されました。確率論、統計物理学、確率論的アルゴリズムのアイデアを使用して、研究者は、磁気相互作用が増加するにつれて、理論モデルが相変化を起こすことを証明することができました。水や氷のような一般的な日常のシステムで。

「厳密な分析により、BOBbotの構築方法が示されただけでなく、アルゴリズムの固有の堅牢性が明らかになり、一部のロボットに障害が発生したり、予測できなくなったりしました」と、コンピューターサイエンスおよび非常勤教授を務めるRandall氏は述べています。ジョージア工科大学の数学教授。

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このコラボレーションは、ジョージア工科大学のBahnisikha Dutta、Ram Avinery、Enes Aydinによる実験とシミュレーション、アリゾナ州立大学のAndreaRichaとJoshuaDaymude、クレアモントマッケナカレッジのSarahCannonによる理論的研究に基づいています。最近ジョージア工科大学を卒業しました。

この作品は、創発的計算と集団的知性の基礎を研究するために陸軍研究室（ARO）によって資金提供された学際的大学研究イニシアチブ（MURI）の一部です。

資金提供：この作品は、MURI賞番号の下で国防総省によってサポートされていました。 W911NF-19-1-0233およびNSF賞によるDMS-1803325（SC）; CCF-1422603、CCF-1637393、およびCCF-1733680（AWR）; CCF-1637031およびCCF-1733812（DRおよびDIG）; およびCCF-1526900（DR）。

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ジョージア工科大学について
ジョージア工科大学、またはジョージア工科大学は、技術を進歩させ、人間の状態を改善するリーダーを育成するトップ10の公立研究大学です。インスティテュートは、ビジネス、コンピューティング、デザイン、エンジニアリング、リベラルアーツ、および科学の学位を提供しています。 40,000の州と50か国を代表する約149人の学生が、アトランタのメインキャンパス、フランスと中国のキャンパス、そして遠隔学習とオンライン学習を通じて勉強しています。主要な技術大学として、ジョージア工科大学はジョージア州、南東部、および国の経済発展の原動力であり、政府、産業、および社会のために年間1億ドル以上の研究を行っています。

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