iPon Cikkek

Robotbrigád

Dátum | 2014. 02. 16.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A termeszek két dologról híresek: egyrészt aprócska méretük dacára óriási pusztítást képesek véghezvinni bármiben, ami az útjukba kerül, ugyanakkor viszont zseniális építőmunkások is egyben. A termeszvárak magassága olykor a három métert is meghaladja, ami igen figyelemre méltó annak fényében, hogy néhány milliméteres állatkák munkájáról van szó. Ezek a várak ráadásul jóval többek annál, mint aminek első pillantásra tűnnek. A termeszvárak nem egyszerű földkupacok: az alagutak úgy vannak kialakítva, hogy hűvösek maradjanak, ugyanakkor szellőzzenek is, tájolásuk során preferált az észak-déli irány, vagyis az állatok ezzel is igyekeznek hűvösebben tartani lakóhelyüket. A termeszek ezen kívül földalatti, a vártól távolabb előbukkanó „rejtekutakat” is építenek, amelyek biztonságosabbá teszik a dolgozók munkáját. A termeszek egyesével persze közel sem elég intelligensek ahhoz, hogy felfogják, hogyan kell tájolni a várat ahhoz, hogy a déli órákban a nap minél kisebb felületen süsse lakóhelyük külső falait. Ehelyett néhány idegrendszerükbe kódolt egyszerű szabály és utasítás biztosítja, hogy építményeik olyan módon készüljenek el, ahogy az evolúciós szempontból a legkedvezőbb a boly túlélése szempontjából. A boly tagjai közti kommunikáció feromonok útján folyik, így a rengeteg egyszerű utasításnak engedelmeskedő aprócska hangya munkája összehangolódik, elképesztően komplex építményeket eredményezve. Ezt a jelenséget, amikor több, egyszerű feladatokat végrehajtó egyed (vagy egység) együttes munkájából valamiféle komplex végeredmény, nem várt rend bukkan elő, szakszóval megjelenésnek nevezik. Hasonlót figyelhetünk meg egy örvénylő madárraj kapcsán, de az élő szervezet sejtjei és egy hegyomlás kövei közt is.
A megjelenés az utóbbi években felkeltette az emberi tervezők érdeklődését is. A napokban megjelent egy tanulmány a Science oldalain, amelyben a Harvard kutatói saját fejlesztésű „termeszrobotjaikról” számolnak be, mely utóbbiak egyforma méretű mágneses téglákból különféle építményeket képesek kreálni tényleges emberi közbeavatkozás nélkül. Az emberi irányító mindössze annyit tesz, hogy néhány egyszerű szabályt programoz a gépekbe, amelyek innentől kezdve teljesen önállóan végzik a dolgukat. A cipőnyi méretű, 3D nyomtatóval készült robotok kapaszkodásra, mászásra kiválóan alkalmas kerekekkel, és apró emelő szerkezetekkel vannak felszerelve. Mindegyikük önállóan dolgozik, érzékelve a többi robotot és a már elhelyezett téglákat, folyamatosan az aktuális helyzethez igazítva viselkedésüket. A „robotbrigádok” ötlete nem számít teljesen újnak, a Pennsylvaniai Egyetem kutatói korábban bemutattak egy rendszert, amelyben távirányítható repülő robotok építenek különböző dolgokat, illetve olyan megoldások is léteznek, ahol nincs ugyan központi irányítás, az egységek azonban folyamatosan kommunikálnak egymással, amihez viszonyt jelentős számítási kapacitás végrehajtására van szükség ez utóbbiakban is. Justin Werfel és kollégáinak projektje úttörővé teszi tehát az a tény, hogy a harvardi rendszer nem különálló, külön-külön irányítandó vagy együttműködő egységekből épül fel. A kontroll ehelyett szétosztódik a rendszer elemei közt, amelyek nem képesek kommunikálni egymással, és sosem látják a teljes képet. A termeszek esetében ezt a teljes képet a természetes kiválasztódás formálta, amely évek hosszú sora alatt finomította a lehető legtökéletesebbre azokat a szabályokat, amelyeknek az egyes egyedek engedelmeskednek. Werfel robotjainál egy emberi tervező megálmodja a végkimenetelt, majd a kutatócsoport által megalkotott program segítségével létrehozza azokat az egyszerű utasításokat, amelyek a konstrukció megszületését eredményezik. A brigád tagjait ezt követően beprogramozzák, majd elhelyezik az alapkövet, amely jelzi, hol kezdődjön az építkezés, és mehet is a munka.
A robotoknak gyakorlatilag annyi a feladatuk, hogy téglát tegyenek le azokra a helyekre, ahol a terv szerint szükség van ezekre, és még egy társuk sem helyezett el oda semmit. Az apró építőmunkások ultrahanggal érzékelik az építményt és társaikat. Mivel az elsődleges irányadó esetükben a környezet, akkor is alkalmazkodni képesek a fejleményekhez, ha valaki belenyúl munkájukba, például eltávolít néhány előzetesen már lerakott téglát. Magával az építmény tervével tehát tisztában vannak a robotok, arról viszont fogalmuk sincs, hogy társaik éppen mit csinálnak, ahogy azt sem tudják, hogy áll a terv kivitelezése. A robotok az építkezés során a legelső téglát használják annak meghatározására, hogy hol vannak. A beléjük programozott utasítások mind egy olyan háromdimenziós koordinátarendszerben értelmeződnek, amelynek origója az alapkő. Az utasítások egyszerűek: menj előre, menj hátra, rakd le a téglát, mássz fel a téglára, mássz le a tégláról. A dolog egyik érdekessége, hogy maguk az emberi mérnökök sem tudják, milyen rend szerint fog felépülni a konstrukció: idővel minden tégla a helyére kerül, a sorrend azonban a robotokon múlik.
Mivel ahogy már említettük, mindig az aktuális helyzettől függ a robotok következő lépése, rendkívül rugalmas rendszerről van szó. Ha egy robot elromlik, vagy újabb „brigádtagok” érkeznek a helyszínre, az nem befolyásolja a végkimenetelt, maximum az építkezés sebességét. A rendszernek tehát nagy előnye, hogy nagyon nehéz elrontani. Míg bármilyen más rendszerben a kommunikációs hibák vagy a központi egység meghibásodása teljes káoszhoz vezetne, Werfel megoldásának köszönhetően előbb-utóbb kész lesz az építmény, ha csak egyetlen robot is működőképes marad. Akadnak persze korlátok a rendszerben. A robotok például csak építeni képesek, bontani nem. Vagyis ha felépítenek egy lépcsőt, hogy elérjenek egy magasabb helyet, az a végső építmény részét képezi majd. Más szavakkal az apró építőmunkások nem ismerik az ideiglenes állványzat fogalmát, ennek azonban a fejlesztők elmondása szerint elsődlegesen fizikai, nem pedig programozásbeli okai vannak: a robotok jelenlegi kialakítása korlátozza a végrehajtható feladatok számát, a már lerakott téglákat például nem nagyon képesek felemelni. Werfel robotjai egyelőre főként apró toronytemplomok és piramisok építésére képesek, vagyis ahhoz hasonlóan kezdik, ahogy a legkorábbi emberi építészek is tették. A fejlesztők reményei szerint idővel a robotbrigád is a bonyolultabb formák megvalósítása felé halad majd.
Ahogy Neri Oxman, az MIT építész szakértője fogalmazott, nagyon biztató koncepcióról van szó. „Ez a projekt rendkívül robusztus, ugyanakkor könnyen az adott feladathoz igazítható decentralizált építkezési módszert mutat be” – mondja a szakértő. A már említett termeszek után TERMES névre keresztelt program robotjai persze jelenlegi formájukban sosem fognak ténylegesen használható építményeket alkotni, ugyanakkor megmutatnak egy nagyon fontos dolgot: egyszerű, olcsó, könnyen pótolható robotok révén is igen messzire lehet jutni. És hogy mi lehet a hasonló projektek gyakorlati célja? A szakértők szerint egy napon hasonló robotok gondoskodhatnak a katasztrófa sújtotta területeken különböző építmények létrehozásáról, például homokzsákokból álló falakat emelhetnek az áradóban levő folyók mentén. (Hasonlóan ahhoz, ahogy az alábbi videóban rizscsomagokat pakolnak a módosított TERMES-robotok.) Ami a távolabbi célokat illeti, a jövőben bonyolultabb struktúrák létrehozására is képesek lehetnek olyan környezetben, ahol az emberek számára nehézségeket okozna az építkezés, például az űrben vagy a víz alatt. Közben pedig remélhetőleg arról is többet tudhatunk meg, hogyan alakultak ki és hogyan működnek a hasonló rendszerek a természetben.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

3. MZperX75
2014.02.16. 14:14
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. nyerek01
2014.02.16. 20:31
A bontás, módosítás kár hogy nem megvalósítható egyelőre, mert nélkülük nagyon nehéz építkezni, ugye tökéletesnek kell lennie mindennek ha úgy akarod kivitelezni a munkát hogy elsőre minden a helyére kerül, és végleg ott is marad. Szóval nagy előre lépés lenne ha tudnának elvenni is az építményből, nem csak hozzáadni.
Szerintem egy másik lényeges dolog maga az alapanyag amivel dolgoznak. Az ilyen fix méretű, állagú anyag kevés lesz, ennél sokkal rugalmasabbnak kell lennie a robotnak és képes kell legyen használni alakítható anyagokat is felhasználni, legyen akár cseppfolyós anyag vagy rugalmas.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. istvankiss...
2014.02.17. 07:37
Ha "Nagytestvéresen" akarom megközelíteni a dolgot, akkor a globális építkezésben mi vagyunk a robotocskák, akiknek nem kell tudni hogy mi lesz a munkájuk végkimenetele, elég ha teszik a dolgukat (az sem baj, ha elromlanak). Ez persze további kérdéseket vet fel...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!