16.05.2012

Бактерии научили роботов действовать синхронно

Для создания системы синхронизации времени внутри групп роботов инженеры использовали принцип, по которому у бактерий работает чувство кворума. Препринт работы опубликован в архиве Корнельского университета.

Авторы решили создать схему взаимодействия, которая позволит группе небольших человекоподобных роботов NAO слаженно исполнить танец. Обычно в таких случаях поступают двумя путями: либо назначается лидер, к которому подстраиваются члены группы, либо время взаимно синхронизируется предварительно, а танец начинается в установленное время индивидуально. У таких подходов существуют очевидные недостатки: в первом случае невозможна работа без лидера, во втором - невозможно подстроить свои действия при рассинхронизации. Поэтому схему взаимодействия инженеры решили "подсмотреть" у бактерий.

Группа роботов, которой необходимо синхронизировать между собой движения, вырабатывала некое общее время так, что каждый робот вносил в его определение собственную долю. Время в данном случае выступало неким коллективным ресурсом (у бактерий таким ресурсом являются молекулы, контролирующие чувство кворума). Это позволило группе поддерживать общую синхронизацию, даже если отдельных роботов из группы удаляли - общее время в таком случае поддерживали оставшиеся. Когда удаленных роботов вновь возвращали в группу, новички подстраивались под общее время.

Авторы надеются, что такая схема взаимодействия позволит формировать группы роботов, способные к продолжительной синхронизированной совместной деятельности, например на производстве и в строительстве.

Чувство кворума у бактерий помогает микробному сообществу самоорганизовываться и действовать слаженно. Например, некоторые виды микробов образуют биопленки, которые всплывают на поверхность, где бактерии получают доступ к кислороду воздуха. Однако вырабатывать специальные вещества, помогающие формировать биопленку, имеет смысл только при достаточной плотности популяции, иначе это будет бессмысленной растратой ресурсов. Чтобы скоординировать свои действия, бактерии выделяют в среду специальное вещество, концентрация которого говорит каждой из клеток о плотности популяции.

Источники:

1. Lenta.Ru