Խմբակային ռոբոտատեխնիկա

Խմբակային ռոբոտատեխնիկան նոր մոտեցում է բազմաթիվ ռոբոտների համակարգերի համակարգման համար, որոնք բաղկացած են մեծ թվով հիմնականում պարզ ֆիզիկական ռոբոտներից^[1]։ Ենթադրվում է, որ ցանկալի հավաքական վարքագիծը առաջանում է ռոբոտների միմյանց հետ փոխազդեցությունից և շրջակա միջավայրի հետ նրանց փոխազդեցությունից։ Այս մոտեցումը վերաբերում է արհեստական պարսային բանականության գիտական ուղղությանը, որն առաջացել է միջատների, մասնավորապես մրջյունների, մեղուների վրա կենսաբանական հետազոտությունների ժամանակ, ինչպես նաև բնության այլ տարածքներում հետազոտության ժամանակ, որտեղ ի հայտ է գալիս պարսային վարքագիծը։

Սահմանում

Խմբային ռոբոտատեխնիկայի հետազոտությունը ռոբոտների կառուցվածքի, արտաքին տեսքի և վարքագծի վերահսկման ուսումնասիրությունն է։ Դրա հայտնվելը կապված է (բայց չի սահմանափակվում դրանով) վարքի համակարգային ազդեցությամբ, որը նկատվում է սոցիալական միջատների մոտ և կոչվում է պարսային բանականություն։ Անհատական վարքագծի համեմատաբար պարզ կանոնները կարող են ստեղծել ամբողջ պարսի բարդ կազմակերպված վարքագիծ։ Հիմնականը խմբի անդամների միջև փոխազդեցությունն է, որը ստեղծում է մշտական հետադարձ կապի համակարգ։ Պարսի վարքագիծը ներառում է միմյանց հետ փոխազդող անդամների մշտական փոփոխություն, ինչպես նաև ամբողջ խմբի վարքագիծը։

Ի տարբերություն պարզապես բաշխված ռոբոտային համակարգերի, խմբակային ռոբոտաշինությունն ընդգծում է մեծ թվով ռոբոտներ և ներառում է նաև մասշտաբայնություն, օրինակ՝ միայն տեղական հաղորդակցության օգտագործումը։ Այս տեղական հաղորդակցությունը կարող է իրականացվել, օրինակ, տվյալների փոխանցման անլար համակարգերի հիման վրա ռադիոհաճախականության կամ ինֆրակարմիր տիրույթում։

Խմբի վարքագիծը համակարգված ուսումնասիրելու կարևոր գործիք է տեսադիտարկումը, թեև առկա են դիտարկման այլ մեթոդներ։ Վերջերս Բրիստոլի ռոբոտաշինության լաբորատորիան հետազոտական նպատակներով մշակեց պարսի հետևման ուլտրաձայնային համակարգ։ Հետագա հետազոտություններ են անհրաժեշտ՝ գտնելու մեթոդներ, որոնք կապահովեն խմբի վարքագծի հուսալի կանխատեսում, երբ նշված են միայն նրա առանձին անդամների հատկությունները։

Նպատակները և կիրառությունները

Խմբակային ռոբոտատեխնիկայի հիմնական գործոններն են մանրաչափավորումը և արժեքը։ Սրանք երկու հիմնական խնդիրներն են ռոբոտների մեծ խումբ ստեղծելու համար, ուստի թիմի յուրաքանչյուր անդամի պարզությանը պետք է հատուկ ուշադրություն դարձնել, և խմբային մակարդակում նշանակալի վարքագծի հասնելու համար արդարացված է համարվում պարսային բանականության օգտագործումն, այլ ոչ թե անհատական մակարդակով մոտեցումը։

Խմբակային ռոբոտատեխնիկայի հնարավոր կիրառությունները ներառում են այնպիսի առաջադրանքներ, որոնք պահանջում են մանրաչափավորում (նանոռոբոտներ, միկրոռոբոտներ), ինչպես նաև միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերում կամ մարդու մարմնում խորազննման բաշխված խնդիրների լուծում։ Այլ տեսանկյունից, խմբակային ռոբոտատեխնիկան կարող է հարմար լինել այնպիսի խնդիրների լուծման համար, որոնք պահանջում են էժան ապրանքներ, օրինակ՝ տարածականորեն երկարաձգված խանգառումների տեղադրումներ ստեղծելու համար, ականազերծման կամ գյուղատնտեսական կենդանիների կերարկրման համար^[2]։ Բացի այդ, որոշ արվեստագետներ օգտագործում են խմբակային ռոբոտատեխնիկայի մեթոդներն՝ ինտերակտիվ արվեստի նոր ձևեր իրականացնելու համար։

2019 թվականի հունիսին Ամերիկյան պաշտպանական առաջադեմ հետազոտական նախագծերի գործակալությունը (DARPA) ցուցադրեց Squad X համակարգի աշխատանքը, որը բաղկացած է ցամաքային և թռչող ռոբոտ-դրոններից, և նախատեսված են մարտադաշտի հետախուզման համար։ Այս գաղափարի հետագա զարգացումը պետք է լինի OFFensive Swarm-Enabled Tactics (OFFSET) համակարգի մշակումը, որը միավորում է 250 ռոբոտ-անօդաչու թռչող սարքեր, որոնք տեղեկատվություն են փոխանցում երկրի մակերեսի պահանջվող տարածքի մասին^[3]։

Կենտրոնացված բանականությունից մինչև պարսային բանականություն

Ապագայի ծրագրային կոդի հիմքը, այսինքն ցրված կիրառական կոդը հիմնված է երեք հիմնական սկզբունքների վրա.

Երկու օբյեկտների կոդերի փոխազդեցությունը դառնում է ավելի թույլ, եթե օբյեկտների թիվը մեծանում է։ Այդ պատճառով, չհամաձայնեցված փոխազդեցությունները ծրագրերի ապագան են, որոնք հիմնված են պարսային բանականության վրա և դրանք աշխատում են միմյանց հետ զուգահեռ։
Միկրո բաղադրիչների հայեցակարգը սերտորեն կապված է կոդի տարածման հետ, որը վերահսկվում է մակրոսկոպիկ մակարդակով։
Ալգորիթմները պետք է հարմարեցվեն կոնկրետ խնդիրներին, այսինքն՝ պետք է ինքնուրույն ուղիներ գտնեն խնդիրները լուծելու համար։ Ապագա ծրագրերը կզարգանան իրենց միջավայրում լուծվող խնդրին համապատասխան։ Հայեցակարգն օգտագործում է կիրառման մուտացիա^[4]։

Տես նաև

Ծանոթագրություններ

↑ H. Hamann, Swarm Robotics: A Formal Approach, Springer, New York, 2018.
↑ Слюсарь В.И. Микропланы: от шедевров конструирования к серийным системам. //Конструктор. – 2001. - № 8. – С. 58 - 59.- [1].
↑ «OFFSET: летающие помощники для городского боя» (ռուսերեն). warspot.ru. Արխիվացված օրիգինալից 2019 թ․ օգոստոսի 12-ին. Վերցված է 2019 թ․ օգոստոսի 12-ին.
↑ Jean-Baptiste Waldner, Nanocomputers and Swarm Intelligence. ISTE, 2007, pp. 242-248, isbn = 1847040020(անգլ.)

Արտաքին հղումներ

[1] H. Hamann, Swarm Robotics: A Formal Approach, Springer, New York, 2018.

[swarm-2] Слюсарь В.И. Микропланы: от шедевров конструирования к серийным системам. //Конструктор. – 2001. - № 8. – С. 58 - 59.- [1].

[3] «OFFSET: летающие помощники для городского боя» (ռուսերեն). warspot.ru. Արխիվացված օրիգինալից 2019 թ․ օգոստոսի 12-ին. Վերցված է 2019 թ․ օգոստոսի 12-ին.

[4] Jean-Baptiste Waldner, Nanocomputers and Swarm Intelligence. ISTE, 2007, pp. 242-248, isbn = 1847040020(անգլ.)

[1]

[2]

[3]

[4]