Выращивание роевых форм из 300 роботов (+видео)

Опубликованная в Science Robotics работа описывает полностью самоорганизующиеся формы в виде роя из 300 роботов размером с монету. Работа под руководством Джеймса Шарпа велась в EMBL (Европейская лаборатория молекулярной биологии), в Центре геномного регулирования (CRG) в Барселоне совместно с командой из Бристольской робототехнической лаборатории и Бристольского университета.

Природа способна создавать впечатляющие функциональные формы на протяжении всего периода эмбрионального развития. В целом, есть два способа формирования этих форм:

1. Нисходящий контроль. Клетки имеют доступ к информации о своем положении через некоторую систему координат, например, сгенерированную посредством их молекулярных градиентов. Клетки используют эту информацию для выбора поведения и создания общей формы. Есть прекрасные примеры этой стратегии для роевых роботов.
2. Местная самоорганизация. Клетки генерируют реакционно-диффузионные системы, подобные описанным Аланом Тьюрингом, что приводит к простым повторяющимся моделям. Клетки могут использовать эти модели, чтобы выбрать поведение и конечную форму.

Исследователи использовали вторую стратегию. Начали с роя из 300 плотно собранных на диске роботов, каждый из которых выполняет один и тот же программный код.

В биологии клетки могут погибать или размножаться в зависимости от их структуры. Поскольку нельзя сделать это с роботами, их просто перемещают из областей, где они больше не нужны, в области роста. Более 20 экспериментов было проведено со множеством роботов, каждый из которых занимал около 3 часов.

Какие же могут быть возможности для реальных применений? Представьте себе, что сотни или тысячи крошечных биоразлагаемых роботов растут в заданной форме, чтобы исследовать среду бедствия после землетрясения или пожара, или собираются в динамическую трехмерную структуру, такую как временный мост, который может автоматически регулировать свой размер и форму.

Однако нам предстоит пройти еще долгий путь, прежде чем мы увидим такие функциональные рои роботов вне лабораторных условий.