Технологии В последние годы различные компании и лаборатории разработали впечатляющее количество человекоподобных роботов, которые ходят и бегают. Некоторые из них даже танцуют в группах до 20, выполняя сложные хореографические номера.
Такая синхронизация - задача не из легких. Один из способов осуществить это - представить одного робота в качестве лидера, который будет передавать информацию движений по сети. В результате остальные могут подхватить их и повторить за ним.
Однако проблема в том, что сетевая динамика не столь предсказуема, как того хотелось бы хореографам. К примеру, может наблюдаться небольшая задержка на полсекунды, а передача некоторых сообщений может быть вообще отложена на несколько секунд. Этого явно недостаточно для обычного танца или любого другого типа синхронного поведения.
Таким образом, метод, который предпочитают робототехники, заключается в программировании каждого робота и их синхронизация в самом начале.
Преимущество заключается в том, что если представление достаточно короткое, то шансы на то, что произойдет десинхронизация, невелики. Недостатком этого способа является то, что если роботы десинхронизируются - один из них упадет, к примеру, - то для восстановления синхронизации нет никакого метода.
Таким образом, робототехники стали искать более совершенную форму синхронизации, которая была бы более устойчивой к различным испытаниям и несчастным случаям, которые происходят с роботами-танцорами. Так, Патрик Бечон (Patrick Bechon) и Жан-Жак Слотин (Jean-Jacques Slotine) из Массачусетского технологического института показали новый подход, основанный на биологическом феномене кооперативной чувствительности или "чувстве кворума" (quorum sensing).
Биологи давно ломали голову над способностью бактерий и социальных насекомых чувствовать не только присутствие соотечественников, но их количество и синхронизировать свое поведение.
Оказывается, эти существа синхронизируются благодаря процессу, называемому кооперативной чувствительностью или "чувством кворума". Работает он на основе постоянно выпускаемых в окружающую среду сигнальных молекул и измерении их локальной концентрации. Эта концентрация повышается по мере того, как присоединяются новые. Достигнув порогового уровня, они вызывают различное поведение, такое как деление клеток и строительство гнезд.
Бечон и Слотин утверждают, что подобный подход обеспечивает надежный способ синхронизации человекоподобных роботов. Идеальный подход к синхронизации роботов - это иметь доступ к позиции любого другого робота. Кооперативная чувствительность дает каждому роботу доступ к глобальной переменной, таких как среднее положение или среднее время суток. Каждый робот может изменить эту переменную, поскольку он вносит свой вклад в среднюю.
Идея состоит в том, что если каждый робот пытается синхронизироваться с этой глобальной средней, то у группы в целом будет хорошее время.
Исследователи проверили свой подход с группой из восьми роботов NAO, построенных французской компанией робототехники Aldebaran. Каждый из них имеет внутренние часы, которые выполняют синхронизацию с глобальным средним временем с центрального сервера.
Важно отметить, что сервер просто отслеживает сигнал. Если подключение теряется, роботы просто продолжают без синхронизации с ним. Центральный сервер выступает в качестве среды, которую роботы могут чувствовать и взаимодействовать с ней.
Такая организация имеет значительное преимущество, так как, если один робот падает, он может просто вернуться и присоединиться к остальным вновь, когда происходит ресинхронизация его движения с группой (см. видео).
Эта работа является частью более широкого развития в области робототехники. С появлением относительно дешевых человекоподобных роботов Aldebaran и других компаний, теперь возможна и крупномасштабная синхронизация группы гуманоидов.
Благодаря синхронности, позволяющей большому количеству роботов совершать что-то в одно и то же самое время, они смогут взаимосвязанно справляться с различными задачами, а не только танцами.
Другими словами, синхронность является технологией для сотрудничества в больших масштабах. И это открывает путь к совершенно новому набору задач, которые роботы смогут делать, в том числе и в производстве и строительстве.
