• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20 ноября
Елена Андреева
1
6 720

Ученые построили роевой интеллект на принципах архитектуры нервной системы человека

5.5

Командная работа роботов пока остается несовершенной в реальных условиях. Робототехники успешно создают приложения и проводят эксперименты в лабораториях, однако самоорганизующиеся системы дают сбой, как только выходят за их пределы. Ученые из Бельгии предложили новый подход к программированию роя роботов, который предусматривает централизованное управление.

Роботы организуются в подрои с иерархическими уровнями / @ Weixu Zhu et al.

За последние два десятилетия, как отметили ученые Брюссельского свободного университета (Бельгия), исследования в области роевого интеллекта показали возможности управления большим числом автономных роботов без какого-то центрального координирующего робота. Эти эмерджентные системы рассчитаны на коллективное поведение различных объектов, каждый из которых выполняет простые функции, взаимодействуя с другими. Подобные технологии инженеры применяют для решения самых разных задач: мониторинга окружающей среды, навигации и транспортировки, строительства.

Традиционно архитектура большинства таких роев роботов представляет собой самоорганизованную гетерархию, поскольку изначально искусственный роевой интеллект создавался на основе биологических систем общественных, или социальных, насекомых. К ним относятся, например, муравьи, осы, пчелы, образующие сезонные либо многолетние семьи. Однако до сих пор мало кому из специалистов в области искусственного интеллекта удавалось выстроить эффективную иерархию в структуре агентов-роботов.

Бельгийские ученые создали самоорганизующиеся нервные системы (self-organizing nervous systems, или SoNSs), родственные человеческим. При такой структуре роя роботы образуют многоуровневые системные архитектуры и занимают определенные позиции в иерархии руководства, наивысшая из которых — «мозг». Он направляет и контролирует групповые действия во время миссии, при этом действует как временный координатор.

Любой агент на любом уровне иерархии может быть взаимозаменяем с другим, даже с «мозгом». При этом роботы «общаются» только с ближайшими соседями, чтобы у них сохранялась возможность менять конфигурации и перенастраивать динамические системные архитектуры.

Во время миссии роботы выполняют разные задания, в том числе прокладывают путь / @ Weixu Zhu et al.

Независимо от иерархического положения соседа робот пытается его «завербовать». Если агент находится или недавно находился в той же нервной системе, что и конкурент, или ее качество хуже его собственной, он отказывается. При других условиях сосед соглашается и становится «дочерним» роботом «родителя», сливаясь с ним и привлекая своих нижестоящих «потомков».

В то же время «родитель» может заменить и потенциально понизить статус уже назначенного дочернего элемента тем, который соответствует лучше в этот момент. Отключенный «потомок» автоматически возобновляет работу в качестве «мозга» собственной системы и соответствующим образом обновляет свой целевой граф. Выполняя эти операции, роботы в SoNS могут непрерывно перераспределяться.

Уникальность разработки в том, что система обладает преимуществами управляемости централизованных систем и в то же время сохраняет масштабируемость, гибкость и отказоустойчивость самоорганизующейся сети, то есть свойство сохранять свою работоспособность после отказа одной или нескольких ее составных частей.

Авторы исследования объяснили, что SoNS позволяет программировать рой так, как если бы это был один робот, а не целая «популяция», и это значительно облегчает возможность интегрировать их в практические приложения. Обычно именно на этапе переноса технологии из лабораторных условий в реальные и возникают трудности.

В испытаниях участвуют и реальные воздушно-наземные роботы / @ Weixu Zhu et al.

Инженеры из Бельгии провели четыре миссии. Каждая включала как минимум пять испытаний с реальными воздушно-наземными роботами (до 12 агентов) и с использованием специально разработанной квадрокоптерной платформы, а также 50 испытаний в режиме моделирования (до 65 роботов).

Во всех экспериментах роботы выполнили миссию. Они исследовали окружающую среду, выстраивали маршрут, двигались и планировали следующие шаги для выполнения задачи: к примеру, искали и спасали пропавших «собратьев».

Кроме того, ученые продемонстрировали масштабируемость подхода SoNS в роях численностью до 250 роботов в физическом симуляторе и несколько типов отказоустойчивости системы в моделировании и реальности. Этот вклад в развитие роевого интеллекта в робототехнике поможет создать новые решения, при которых роботы будут выполнять задачи быстрее и эффективнее. В частности, такой подход был бы применим в поисковых и спасательных операциях в случае стихийных бедствий или во время природных катастроф.

Научная работа опубликована в журнале Science Robotics.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 17:30
Юлия Трепалина

Борщевик Сосновского, распространение которого грозит экологической катастрофой, ранее практически не имел естественных врагов. Недавно группа ученых из Российской академии наук и МГУ выяснила, что корни борщевика могут повреждать сциариды Bradysia impatiens — мелкие двукрылые насекомые, уничтожающие растения в теплицах.

30 ноября
Редакция Naked Science

Последние полвека темпы развития науки снижаются. В быту это пока незаметно, потому что от фундаментального открытия до его реализации в технике проходят десятки лет. Но замедление длится слишком долго, то есть вскоре мы столкнемся с замедлением развития техники в целом. Naked Science решил дать перевод видео физика и популяризатора Сабины Хоссенфельдер на эту тему. Что же не так с современной наукой и можно ли что-то исправить?

Позавчера, 10:43
Андрей

Группа астрономов изучила десятки панорамных снимков, сделанных марсоходом Curiosity в 2019 и 2021 годах, и заметила на них уникальное атмосферное явление. Перистые облака на большой высоте переливались красным, зеленым и синим цветами в лучах закатного Солнца. На Земле такие облака называют перламутровыми и на Красной планете наблюдают впервые. Ученые также обнаружили сезонность этих переливов.

28 ноября
Елизавета Александрова

Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.

27 ноября
Елизавета Александрова

Под названием «космические лучи» скрывается не только свет, то есть фотоны, но и протоны, электроны и другие частицы. Все они летят к нам от звезд. Иногда ученые могут даже с уверенностью сказать, от каких именно. К примеру, в земную атмосферу постоянно врываются солнечные протоны. Недавно одна из обсерваторий уловила прибывшие на нашу планету электроны и позитроны с беспрецедентной энергией. Они точно «родом» не с Солнца, но у ученых есть предположения, откуда они могут быть.

28 ноября
Полина Меньшова

Принято считать, что большой мозг, характерный для человека, появился как результат резких скачков развития от одного вида к другому. Однако ученые из Великобритании изучили самый большой в истории набор данных об окаменелостях древних людей и обнаружили, что эволюция мозга происходила по-другому.

16 ноября
Evgenia

Международная коллаборация физиков под руководством ученых из Йельского университета в США представила самые убедительные на сегодня подтверждения существования нового типа сверхпроводящих материалов. Доказательство существования нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.

25 ноября
Полина Меньшова

Многие одинокие люди считают, что окружающие не разделяют их взглядов. Психологи из США решили проверить, так ли это на самом деле, и обнаружили общую особенность у людей с недостаточным количеством социальных связей.

28 ноября
Елизавета Александрова

Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
Владимир Перминов
2 недели назад
-
0
+
А какая задача у этих дронов? Что они с этими "pods" делают? Доставляют?
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно