• Breaking News

    Bot Ikan yang Menggemaskan Dipelajari Cara Berkerumun

     

    BLUEBOTS KECILberenang dengan lembut di sekitar tangki yang gelap di laboratorium Universitas Harvard, saling memata-matai dengan mata besar yang terbuat dari kamera. Mereka sedang mencari dua LED biru bersinar yang dipasang di bagian belakang dan perut rekan-rekan mereka, memungkinkan mesin untuk mengunci satu sama lain dan membentuk sekolah, sebuah perilaku kompleks yang muncul dari algoritma yang sangat sederhana. Dengan sedikit dorongan dari insinyur manusia mereka, ketujuh robot itu akhirnya mengatur diri mereka sendiri dalam tornado yang berputar-putar, sebuah manuver pertahanan umum di antara ikan-ikan di kehidupan nyata yang disebut penggilingan.

    Bluebot adalah entri terbaru dalam bidang yang dikenal sebagai swarm robotics, di mana para insinyur mencoba membuat mesin untuk, yah, segerombolan . Dan bukan dengan cara yang menakutkan, ingat Anda: Pencariannya adalah membuat sekumpulan Bluebots berkerumun semakin banyak seperti ikan sungguhan, memberikan wawasan kepada ahli robot tentang cara meningkatkan segalanya mulai dari mobil yang bisa mengemudi sendiri hingga robot yang suatu hari mungkin mempersiapkan Mars untuk menghadapi Mars. tempat tinggal manusia.

    Inilah cara kerja Bluebot. Kamera bola mata itu, yang memberi robot penglihatan hampir 360 derajat, terus mencari LED biru tetangganya, yang pada setiap robot berjarak 86 milimeter. Dengan informasi sederhana ini, setiap Bluebot dapat menentukan jaraknya dari robot lain: Jika tetangga dekat, kedua LED itu akan tampak berjauhan; jika tetangga jauh, LED akan tampak lebih dekat. (Robot tidak berguling atau melempar, jadi LED selalu ditumpuk secara vertikal.) "Hanya dengan mengamati seberapa jauh atau dekat mereka dalam sebuah gambar, mereka tahu seberapa jauh atau dekat robot itu di dunia nyata," kata Ahli biologi Harvard, Florian Berlinger, penulis utama makalah baru di Science Robotics yang menjelaskan pekerjaan tersebut. “Itulah trik yang kami mainkan di sini.”

    Setelah robot mengetahui posisi rekan-rekan mereka, Berlinger dan rekan-rekannya kemudian dapat memasukkan informasi posisi ini ke dalam algoritme sederhana untuk memandu perilaku ketujuh Bluebots yang dijatuhkan ke dalam tangki. Misalnya, untuk meniru perilaku penggilingan, para peneliti memberi tahu Bluebots untuk melihat apa yang terjadi di depan mereka. “Aturannya adalah: Jika setidaknya ada satu robot di depan Anda, Anda berbelok sedikit ke kanan,” kata Berlinger. "Jika tidak ada robot di depan Anda, Anda berbelok sedikit ke kiri." Satu per satu, Bluebots sesuai, seperti yang Anda lihat di GIF di atas.

    Di GIF di bawah, kita melihat Bluebots mencoba tugas lain: misi pencarian. Perilaku ini sedikit lebih kompleks, dipandu oleh beberapa arahan terpisah dalam algoritme. Langkah pertama dikenal sebagai dispersi; Algoritma mengarahkan robot untuk menjauh satu sama lain. Ini menyebarkan mereka untuk mencari target mereka, LED merah di bagian bawah tangki. "Jika mereka semua menyebar dan memaksimalkan jarak, mereka mendapatkan cakupan yang lebih baik, dan kemungkinan mereka menemukan sumbernya meningkat," kata Berlinger.

    Ketika salah satu Bluebot tersandung pada LED merah, itu mulai berkedip LED birunya sendiri, sinyal kepada rekan-rekannya bahwa ia telah menemukan target. Ketika robot lain melihat warna biru berkedip, algoritmanya beralih dari arahan penyebaran ke arahan agregasi, yang mengumpulkan robot di sekitar target. "Begitu mereka melihat sumbernya sendiri, mereka juga mulai mengedipkan LED untuk memperkuat sinyal," kata Berlinger. “Tindakan paralel dapat sangat mempercepat misi pencarian itu. Jika satu robot harus mencari sumbernya, itu akan memakan waktu sekitar 10 kali lebih lama dari tujuh robot. "

    Inilah kekuatan kerumunan: Sebuah tim Bluebots dalam komunikasi yang konstan — dan bentuk komunikasi yang sangat sederhana, pada saat itu — dapat bekerja sama untuk menyelesaikan misi. “Menurut saya, melakukan eksperimen ini adalah masalah yang sangat menantang,” kata ahli robotik Robert Katzschmann dari universitas riset ETH Zürich, yang telah mengembangkan ikan robotiknya sendiri tetapi tidak terlibat dalam penelitian baru ini. “Jadi saya sangat terkesan dengan mereka yang mengatur ini, karena terlihat jauh lebih mudah daripada yang sebenarnya.”

    “Sekarang,” Katzschmann menambahkan, “pertanyaannya adalah, apakah ikan yang sebenarnya melakukannya dengan cara ini?” Penglihatan tentu saja merupakan alat yang penting untuk ikan berkelompok, tetapi seperti hewan lain, penginderaan mereka bersifat "multimodal". Artinya, penglihatan mereka bekerja selaras dengan indera mereka yang lain, dalam hal ini organ ikan yang disebut gurat sisi . Garis sel sensorik ini, yang membentang dari kepala ke ekor di sepanjang sisi ikan, mendeteksi perubahan halus pada tekanan air, yang dapat melengkapi penglihatannya untuk membantunya tetap sinkron dengan rekan-rekannya saat sekolah bergerak.

    Namun, jelaslah, para peneliti ini telah mencapai perilaku gerombolan kompleks yang mengesankan hanya dengan penglihatan. Dan karena kamera menjadi lebih murah dan lebih canggih, itu akan memungkinkan para peneliti untuk memberikan Bluebots mereka gambaran yang semakin kaya tentang lingkungan mereka. “Saya benar-benar ingin menyingkirkan LED biru dan beralih ke pola hanya pada ikan, dan dapat melakukan lebih banyak,” kata ahli robot Harvard Radhika Nagpal, salah satu penulis makalah. Mungkin suatu hari Bluebot akan dapat mencapai laut lepas, di mana ia harus mendeteksi secara visual rintangan seperti karang, agar tidak menabrak. Ia bahkan mungkin mencari spesies invasif seperti lionfish dengan mencari morfologi berenda yang khas , karena belum mengembangkan LED untuk memandu Bluebot.

    Itu tidak menutup kemungkinan para peneliti memberi Bluebot cara multimodal untuk merasakan dunia — misalnya, dengan versi robotik dari garis samping. “Saya pikir kita tidak akan bisa lolos dengan satu sensor di lingkungan yang kompleks,” kata Nagpal. "Sama seperti kami belum dapat melakukannya dengan mobil tanpa pengemudi di lingkungan yang sangat nyaman, saya pikir di bawah air kami bahkan kurang nyaman.” (Mobil self-driving, bagaimanapun juga, menggunakan visi mesin dan lidar, yang memetakan lingkungan dengan laser.) "Jadi, saya tidak percaya bahwa visi saja sudah cukup," lanjut Nagpal. “Saya hanya berpikir itu adalah salah satu yang sangat kuat yang bisa kita mulai.”

    Berbicara tentang mobil self-driving, tujuan penelitian ini tidak hanya untuk menggunakan kawanan robotik untuk memantau lingkungan laut, tetapi secara lebih umum untuk membuat robot bekerja sama dengan lebih baik. Anda dapat membayangkan bahwa mengajar robot untuk berkoordinasi seperti sekumpulan ikan yang elegan akan mengurangi tabrakan. Pekerjaan itu juga dapat membantu robot gudang, seperti yang ada sudah menjadi staf fasilitas Amazon , untuk berkolaborasi satu sama lain dan rekan kerja manusia mereka. (Baca: untuk tidak menabrak orang.)

    "Ini lebih merupakan fantasi daripada kenyataan untuk saat ini, tetapi pikirkan tentang pergi ke Mars, jika Elon Musk dan semua orang kaya lainnya benar-benar ingin melakukannya," kata Berlinger. Sebelum manusia dapat menghuni planet ini, mereka membutuhkan tempat berlindung . “Jadi, Anda harus mengirim tim robot terlebih dahulu. Dan di Mars, tidak ada cara untuk mengontrol robot, karena terlalu banyak latensi untuk sinyal untuk pergi dari sini ke Mars. Jadi, mereka benar-benar membutuhkan otonomi tingkat tinggi. " Tanpa manusia di sekitar untuk memperbaiki kesalahan mereka, mereka harus bekerja sama dengan sempurna untuk melakukan tugas konstruksi yang kompleks , sambil menavigasi medan Mars yang kasar .

    Sumber: https://www.wired.com/story/these-adorable-fish-robots-form-schools-like-the-real-thing/

    No comments

    Post Top Ad

    Post Bottom Ad