De har vært blant oss en stund nå. Små mikroboter som jobber sammen for å bekjempe sykdom, finne en tapt soldat eller til og med bygge en ny struktur har dukket opp i science fiction-filmer som Minoritetsrapport i fortiden. Og flere selskaper, inkludert IBM og HP, har vist hvordan noen få små roboter kan kommunisere med hverandre for å fullføre en oppgave.
Nå har Harvard-forskere utviklet kilobotten, en liten robot som koster bare $ 14 for å bygge og kommunisere ved hjelp av infrarød. Det viktigste skillet: hundrevis eller til og med tusenvis av kiloboter kunne utføre komplekse oppgaver. I fremtiden kan disse robotene sette scenen for rask montering av prototyping. Tenk deg tusenvis av kiloboter som bygger en bro eller til og med en skyskraper, eller går inn i en krigssone for å finne fiendens installasjoner og deaktivere våpen en etter en.
Mike Rubenstein er en postdoktor som jobber i den selvorganiserende systemforskningsgruppen ved Harvard University. Han forklarte at de små bots bruker to vibrerende motorer for bevegelse, og kommuniserer med andre bots ved å sende et infrarødt lys på en overflate - de vet plasseringen av andre bots ved å lese lysintensiteten.
Hovedforskjellen, sier han, mellom noen tidligere svermboter og kilobiten, er at de nye bots er ekte roboter: De jobber sammen, men følger ikke bare en forhåndsbestemt rute. De er mer som en Roomba enn en RC-bil som bare følger kommandoer fra en operatør. Med Roomba har boten nok intelligens til å overvåke miljøet på jakt etter hindringer og bruke tusenvis av algoritmer for å finne en optimal rute.
"Den viktigste kortsiktige applikasjonen er å teste svermalgoritmer på et stort robotsystem," sier Rubenstein. “Vi kan programmere dem til å bevege seg og samhandle med nabolandene. Det er mange oppførsel mulig, så langt har vi jobbet med fôring og leting. "
Rubenstein sier at han kan forestille seg et fremtidsscenario der roboter brukes til militære engasjementer. Teamet har allerede utviklet en veikart, kalt Termes, for hvordan kiloboter kunne bygge en 3D-struktur. Teamet jobber med en storstilt distribusjon for kiloboter. Rubenstein ser også for seg at robotene skal brukes til utdanning, det han kaller "gruppebilnavigering" og for miljøkartlegging - en teknikk som tilnærmer seg hvordan en region vil se ut etter korrosjon eller etter effekten av klimaendringene.
Medisinske scenarier
Et annet eksempel på massiv svermbotinteraksjon involverer såkalte "ninjapartikler" som IBM utvikler. Disse små polymerbotene fungerer som en celle i kroppen din - de inneholder en elektrisk ladning og tiltrekkes av smittsomme stoffer i kroppen som en magnet. Leger kan bruke ninjapartikler som fungerer autonomt i kroppen for å finne et sår og begynne å reparere skadede celler.
“Når disse polymerene kommer i kontakt med vann i eller på kroppen, monteres de selv i en nanostruktur som er designet for å målrette bakteriemembraner basert på elektrostatisk interaksjon og bryte gjennom cellemembraner og vegger. Den fysiske naturen til denne handlingen hindrer bakterier i å utvikle resistens mot disse nanopartiklene, sier Jim Hedrick, forsker ved IBM.
"Disse stoffene hindrer bakteriene i å utvikle medisinresistens ved faktisk å bryte gjennom bakteriecelleveggen og membranen, en fundamentalt annen angrepsmåte sammenlignet med tradisjonelle antibiotika," sier Hedrick. Svermekonseptet, i likhet med hva Rubenstein utvikler, betyr at hver enkelt polymer ikke kan utføre oppdraget alene, men må samarbeide med de andre agentene for å bekjempe en infeksjon og endre celler i kroppen.
Interessant nok sier Hedrick at ninjapartikler også kan brukes til kommersielle applikasjoner, ikke bare i det medisinske feltet eller i et forskningslaboratorium. Han sier at nanostrukturene kan være innebygd i håndsåpe, deodorant, servietter og håndrensere for å bekjempe infeksjoner. De kan også brukes til å bekjempe store infeksjoner som tuberkulose og lungesykdom. Når partiklene er programmert, utfører de sitt “oppdrag” og oppløses deretter naturlig.
Fremtidige scenarier
Rubenstein var nølende med å teoretisere om fremtidige kilobot-scenarier. Likevel er det lett å se for seg hvordan svermboter kan bli en del av hverdagen vår. Om det å ha tusenvis av roboter som bygger broer, finner infeksjoner eller kjemper kampene våre, kan føre til et mikroarmageddon er et annet spørsmål. Likevel er ideen om sensorer i fysiske gjenstander allerede en realitet.
Et eksempel er 94Fifty basketball, som selges for rundt $ 3000. Ballen inneholder en sensor som kommuniserer med programvare for å analysere en spillers skudd. Programvaren kan brukes til å trene nye spillere på skytemekanikk, og dataene kan brukes til et helt team for å analysere hvordan de spiller spillet og hvordan de kan forbedre sine evner. Denne "bikupeanalysen", som allerede er en realitet, viser hvordan innebygde sensorer kan samarbeide i et team.
Swarmbots bruker et lignende konsept: De kan være innebygd i fysiske objekter, kommunisere med hverandre, og deretter rapportere aktivitetene sine tilbake til en sentral server.
Det er spesielt interessant i et slagmarksscenario. Swarmbots kan fungere som den nye iRobot 110 FirstLook, en rask distribusjonsbot du kaster til bakken.
Boten kan håndtere en 15-fots dråpe og er vanntett opp til 3 fot. Selv om det ikke er mikrobotstørrelse (hver FirstLook er omtrent ti centimeter lang og veier fem pund), kan de jobbe i en bikube, i likhet med hvordan programmerere har designet en sverm av iRobot Roomba støvsugere for å rense store områder. Vi så nylig på at to Roombas jobber sammen for å støvsuge et rom, unngå hverandre og kommunisere for å fullføre rengjøringsjobben på halvparten av tiden.
FirstLook-roboter bruker allerede infrarødt lys for å finne ruter på en slagmark. Selv om de ikke jobber selvstendig og ikke kommuniserer med hverandre ennå, er det lett å se for seg hvordan denne typen roboter kan koordinere et utforskende oppdrag i fiendens territorium.
Swarmbot-droner kan utføre overvåkingsoppgaver som det ses i den kommende Ghost Recon: Future Soldier spill av Ubisoft, og gir rekognosering som holder soldater trygge. Selvfølgelig kan disse fremtidsscenarioene virke som science-fiction. Det er spørsmål om kostnaden for hver bot på slagmarken, og militære tjenestemenn har vært tilbakeholdne med å bruke roboter i kampsituasjoner på grunn av de moralske implikasjonene (mennesker har evnen til å ta bedre impulsbeslutninger). Militære roboter brukes primært til kartlegging av slagmarken i dag.
Imidlertid, som med alle roboter, vil det endres når AI forbedres. Swarmbots kan programmeres med en failsafe som er sterkere enn en individuell bot. De kunne bli sendt inn i en krigsone for å finne sårede soldater, reparere kjøretøyer og til og med deaktivere fiendens våpen.
For nå er swarmbot-teknologien fast i et tidlig utviklingsstadium. Kilobotten er det beste eksemplet så langt som demonstrerer hvordan en billig bot kunne utføre enkle oppgaver og jobbe sammen i en horde. Om dette fører til en sverm av roboter som kan klippe gresset ditt, reparere et gjerde eller bygge et trefort i hagen din, er fortsatt ukjent.
