Σε μια τολμηρή απόκλιση από τα σμήνη που είναι γεμάτα με αισθητήρες και καθοδηγούνται από την τεχνητή νοημοσύνη, επιστήμονες από το Χάρβαρντ και το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σεούλ αποκάλυψαν ένα ριζικά απλό είδος ρομπότ – ένα που ακολουθεί τις αρχές της φύσης, όχι τον κώδικα, για να λειτουργεί συγχρονισμένα.

Αυτά τα λεγόμενα «link-bots» δεν χρειάζονται τεχνητή νοημοσύνη, περίπλοκα συστήματα ελέγχου ή ακόμα και αισθητήρες. Ωστόσο, μπορούν να εκτελούν εκπληκτικά πολύπλοκες εργασίες—κίνηση, προσαρμογή, εξερεύνηση, ακόμη και συνεργασία ως ομάδα.

Ρομποτικός σχεδιασμός εμπνευσμένος από τη φύση
Αυτή είναι μια εντυπωσιακή αντίθεση με την παραδοσιακή ρομποτική σμήνους, η οποία συνήθως βασίζεται σε μια σειρά εργαλείων υψηλής τεχνολογίας.

Από drones μέχρι μικροσκοπικά bots, αυτά τα μηχανήματα απαιτούν προηγμένους αισθητήρες, ασύρματη επικοινωνία και ακριβείς αλγόριθμους για να παραμένουν συντονισμένα.

Ενώ είναι αποτελεσματικά σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα, τέτοια συστήματα συχνά προσκρούουν σε αδυναμίες όσον αφορά την προσιτή τιμή, την προσαρμοστικότητα ή την ανθεκτικότητα σε πραγματικό έδαφος.

Η φύση, από την άλλη πλευρά, ευδοκιμεί στην απλότητα.

Οι ερευνητές τοποθέτησαν τα ρομπότ σε αλυσίδες σχήματος V, όπου η κίνηση υπαγορευόταν αποκλειστικά από μηχανικούς περιορισμούς. Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό: μια ρεαλιστική, συντονισμένη συμπεριφορά αναδύθηκε από την αρχή – χωρίς κεντρικό έλεγχο, χωρίς αλγόριθμους, χωρίς ψηφιακό εγκέφαλο.

Κάθε link-bot ακολουθεί απλούς φυσικούς κανόνες που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο κινείται ή περιστρέφεται μέσα στην αλυσίδα. Τροποποιώντας τη γεωμετρία αυτών των συνδέσμων, ολόκληρο το σύστημα μπορεί να αναδιαμορφωθεί και να αναπροσανατολιστεί, προσαρμοζόμενο απρόσκοπτα σε διαφορετικές εργασίες ή περιβάλλοντα.

Η ομάδα απέδειξε ότι απλώς αλλάζοντας τη διαμόρφωση των συνδέσμων τους, αυτά τα ρομπότ μπορούσαν να εκτελέσουν ένα ευρύ φάσμα ενεργειών — να κινούνται προς τα εμπρός, να σταματούν, να στρίβουν ή ακόμα και να αντιστρέφουν την κατεύθυνση. Δεν είναι απλώς κινητά, είναι και αξιοσημείωτα ευέλικτα.

Τα link- ink-bot μπορούν να περάσουν μέσα από στενά κενά, να σχηματίσουν φυσικά εμπόδια για να μπλοκάρουν τις εισόδους, ακόμη και να περικυκλώσουν και να μεταφέρουν αντικείμενα. Όταν αναπτύσσονται σε ομάδες, επιδεικνύουν ένα είδος μηχανικής ομαδικής εργασίας, χειριζόμενα εργασίες που θα ήταν αδύνατο να αντιμετωπίσει ένα μόνο ρομπότ.

Εκτελεί σύνθετες εργασίες με ευκολία
Για να κατανοήσουν αυτές τις συμπεριφορές και να βελτιώσουν τα σχέδιά τους, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα λεπτομερές υπολογιστικό μοντέλο. Αυτή η προσομοίωση τους επέτρεψε να διερευνήσουν πώς διαφορετικοί σχηματισμοί αλυσίδων, γεωμετρίες συνδέσμων και αριθμός σωματιδίων επηρεάζουν την κίνηση και τον συντονισμό.

Εκτελώντας αμέτρητα εικονικά πειράματα, μπόρεσαν να αποκωδικοποιήσουν συστηματικά τους υποκείμενους μηχανισμούς αυτών των αναδυόμενων συμπεριφορών.

Τα ευρήματά τους αποκάλυψαν ότι τα ρομπότ μπορούν να εκτελούν ακολουθίες πολύπλοκων εργασιών — όπως αναζήτηση σε ακατάστατο έδαφος, μετακίνηση αντικειμένων και συνεργασία — χωρίς αισθητήρες ή προγραμματισμένες οδηγίες.

Η μινιμαλιστική προσέγγιση ανοίγει την πόρτα σε μια νέα γενιά χαμηλού κόστους, ενεργειακά αποδοτικών ρομποτικών συστημάτων που θα μπορούσαν να ευδοκιμήσουν σε χαοτικά, απρόβλεπτα περιβάλλοντα.

Η μελέτη διεξήχθη από τον καθηγητή Ho-Young Kim, τον Δρ. Kyungmin Son και τον μεταπτυχιακό φοιτητή Kwanwoo Kim από το Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σεούλ, μαζί με τον καθηγητή L. Mahadevan και τη Δρ. Kimberly Bowal στο Χάρβαρντ.

photo: pixabay