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当传感器、通信、内存和计算从一组简单的机器人中移除时,某些复杂的任务仍然可以通过利用机器人的物理特性来完成,佐治亚理工学院(Georgia Tech)领导的一个研究团队将这种特性称为“任务实施”。李胜凯,佐治亚理工学院
当传感器、通信、内存和计算从一组简单的机器人中移除时,某些复杂的任务仍然可以通过利用机器人的物理特性来完成,佐治亚理工学院(Georgia Tech)领导的一个研究团队将这种特性称为“任务实施”。李胜凯,佐治亚理工学院

文摘:
任何有孩子的人都知道,虽然控制一个孩子很难,但同时控制很多孩子几乎是不可能的。让一群机器人一起工作可能同样具有挑战性,除非研究人员使用越来越复杂的组件和算法精心编排它们的交互——就像飞机的信息一样。但是,如果手头的机器人简单、不一致、缺乏协调行为的复杂编程,又能可靠地实现什么呢?

简单的机器人,智能算法

亚特兰大,佐治亚州|发布于2021年4月30日

领导的研究小组达纳·兰德尔,预先计算和教授丹尼尔高盛,杜恩家族的物理学教授,无论是在乔治亚理工学院,试图表明,即使最简单的机器人仍然可以完成任务之外的能力,甚至是几。完成这些任务的团队的目的被称为“愚蠢的机器人”(本质上移动颗粒粒子)超过了他们的期望,和研究人员报告能够删除所有传感器、通信、内存和计算,而不是完成一组任务通过利用机器人的物理特性,团队称之为“任务体现”的特征。

该团队的BOBbots,或称“行为、组织、嗡嗡作响的bots”,以颗粒物理学先驱Bob Behringer的名字命名。Randall解释说,BOBbots“非常愚蠢”。“它们的圆柱形底盘底部有振动刷,外围有松动的磁铁,这使得它们在与更多邻居相处的地方花费更多的时间。”实验平台由佐治亚理工学院物理系学生李胜凯领导的精密计算机模拟辅助,以研究该系统在实验室不方便研究的方面。

戈德曼表示,尽管bobbot机器人很简单,但研究人员发现,当机器人移动并相互碰撞时,“会形成一种紧密的聚集体,能够清除单个机器人无法移动的太重的碎片。”“虽然大多数人制造越来越复杂和昂贵的机器人以确保协调,但我们想知道,什么复杂的任务可以用非常简单的机器人完成。”

据2021年4月23日《科学进展》杂志报道,他们的工作受到了在棋盘上移动的粒子理论模型的启发。一种被称为自组织粒子系统的理论抽象被开发出来严格研究BOBbots的数学模型。利用概率论、统计物理学和随机算法的思想,研究人员能够证明,随着磁相互作用的增加,理论模型经历了一个相变——突然从分散到聚集在大的、紧凑的团簇中,类似于我们在日常系统中看到的相变,就像水和冰。

“严格的分析不仅向我们展示了如何构建BOBbots,但是还显示一个固有的鲁棒性算法,允许一些机器人故障或不可预测的,”兰德尔,同时兼任教授计算机科学和数学乔治亚理工大学兼职教授。

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合作是基于实验和模拟也由Bahnisikha Dutta Ram Avinery和en一位来自佐治亚理工学院,以及理论工作由安德里亚·理查德和约书亚Daymude从亚利桑那州立大学,克莱蒙麦肯纳学院和萨拉大炮,他们是最近佐治亚理工学院毕业。

这项工作是由陆军研究办公室(ARO)资助的多学科大学研究计划(MURI)的一部分,研究紧急计算和集体智能的基础。

资助:这项工作由国防部根据MURI拨款资助。W911NF-19-1-0233和被NSF授予DMS-1803325 (S.C.);CCF-1422603、CCF-1637393、CCF-1733680 (A.W.R.);CCF-1637031和CCF-1733812 (D.R.和D.I.G.);和ccf - 1526900(湄)。

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关于佐治亚理工学院
佐治亚理工学院,或称佐治亚理工学院,是一所排名前10的公立研究型大学,培养了推动技术进步和改善人类条件的领导者。该研究所提供商业、计算、设计、工程、文科和科学学位。它的近4万名学生来自50个州和149个国家,他们在亚特兰大的主校区、法国和中国的校区学习,并通过远程和在线学习。作为一所领先的科技大学,佐治亚理工学院是乔治亚州、东南部和全国经济发展的引擎,每年为政府、工业和社会进行超过10亿美元的研究。

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联系人:
特蕾西a·里夫斯

404-660-2929

杰斯Hunt-Ralston
通信-理学院
(404) 385 - 5207


@GeorgiaTech

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