Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Roboty cząsteczkowe działają w stadzie

Recommended Posts

Grupa naukowa z MIT oraz Uniwersytetów Columbia, Cornell i Harvarda, wzorując się na systemach biologicznych, stworzyła system złożony z niewielkich prostych robotów, które w grupie są w stanie przemieszczać się, transportować przedmioty i wykonywać inne zadania.

W skład systemu „robotyki cząsteczkowej” wchodzą urządzenia w kształcie dysków, które naukowcy nazwali „cząsteczkami”. Są one luźno ze sobą połączone za pomocą magnesów, a każdy z robotów potrafi tylko dwie rzeczy – rozszerzać się i kurczyć. W pozycji skurczonej robot ma około 15, a w pozycji rozszerzonej około 23 centymetrów średnicy. Dzięki odpowiednio skoordynowanym ruchom roboty są w stanie przyciągać się lub odpychać. Umieszczone na nich czujniki powodują, że roboty przemieszczają się w kierunku źródła światła.

Podczas badań, które opisano na łamach Nature, naukowcy wykorzystali grupę 15 robotów oraz wirtualną symulację 100 000 urządzeń nawigujących wśród przeszkód w kierunku źródła światła. Uczeni wykazali też, że roboty mogą transportować przedmioty.

„Roboty cząsteczkowe” mogą tworzyć wiele różnych konfiguracji i płynnie przemieszczać się między przeszkodami, przeciskając się przez ciasne miejsca. Co ważne, żaden z nich nie komunikuje się bezpośrednio z innym, a jego działanie nie zależy od działania innego robota. Dzięki temu wielkość grupy można dynamicznie zmieniać bez żadnego wpływu na jej funkcjonowanie.

Co więcej, naukowcy wykazali, że grupa jest w stanie wykonać zadania, nawet jeśli wiele robotów się zepsuje.
Pomysł amerykańskich uczonych jest odmienny od tego, w jaki sposób konstruuje się współczesne roboty. Są to zwykle duże, skomplikowane urządzenia, które przestają działać, gdy któraś część zawiedzie. My mamy tutaj małe komórki, które indywidualnie nie dorównują złożonym robotom, ale jako grupa mogą wiele osiągnąć, mówi profesor Daniela Rus, dyrektor Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL). Robot sam w sobie jest statyczny, jednak gdy połączy się z innymi robotycznymi cząstkami, wszystkie razem mogą eksplorować otoczenie i wykonywać złozone zadania. W ten sposób mamy uniwersalne robotyczne komórki, które mogą tworzyć różne kształty, poruszać się i podążać za światłem. To daje wielkie możliwości.

Każdy z robotów składa się z cylindrycznej podstawy, w której umieszczono akumulator, silnik, czujnik wykrywający intensywność światła, mikrokontroler oraz układ komunikacyjny, który wysyła i odbiera sygnały. Na podstawie umieszczono zabawkę dla dzieci o nazwie Hoberman Flight Ring. Składa się ona z niewielkich paneli przytwierdzonych do okręgu. Po jego pociągnięciu panele się rozszerzają, a gdy się go popchnie, panele składają się. Do każdego z paneli przymocowano dwa niewielkie magnesy.
Cały trik polega na takim zaprogramowaniu robotów, by rozszerzały się i kurczyły w odpowiedniej sekwencji, zapewniającej całej grupie ruch w kierunku źródła światła. By tego dokonać, naukowcy wyposażyli każdego robota w algorytm, który analizuje informacje o intensywności światła rozgłaszane przez każdego innego robota. Nie ma tutaj potrzeby bezpośredniej komunikacji pomiędzy dwoma robotami.

Każda z „robotycznych cząstek” bez przerwy mierzy intensywność docierającego doń światła i rozgłasza wyniki swoich pomiarów. Jeśli na przykład każdy z robotów mierzy intensywność światła w skali 1-10, gdzie 10 odpowiada najwyższej intensywności, a 1 najniższej, to sygnał o zmierzeniu intensywności 10 będzie pochodził od robotów znajdujących się bliżej źródła światła. Te roboty rozszerzają się jako pierwsze. Gdy zaś one się kurczą, rozszerzają się roboty, które zmierzyły niższa częstotliwość na skali, czyli 9. W ten sposób kolejno dochodzi do rozszerzania się i kurczenia kolejnych maszyn. To tworzy mechaniczną falę, skoordynowany ruch pchania i ciągnięcia, który powoduje, że grupa przesuwa się w stronę sygnału lub odsuwa od niego, mówi doktor Shuguang Li. Jeśli źle dobierzesz synchronizację ruchów, cały system będzie pracował mniej efektywnie, dodaje.

To nowy rodzaj robota, który nie ma scentralizowanego systemu kontroli, nie ma elementu, którego awaria unieruchamia całość, nie ma ustalonego kształtu, a jego poszczególne części nie są unikatowe, mówi profesor Hod Lipson z Columbia Engineering.
Następnym celem naukowców jest takie zminiaturyzowanie robotów, by można było tworzyć grupy składające się z milionów miniaturowych cząstek.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

W sumie to czytam o takich "chmarach" od kilkunastu lat i nic z tego nie wynika. Miał być przełom i co? O ile pamięć mnie nie myli, miała być eksploracja Marsa za pomocą sześcianów na magnesy ;) Przypomina raczej zabawy dzieci w przedszkolu na zajęciach z podstaw programowania. Jaki jest cel i jakie korzyści płyną z kółek podążających za światłem? Byle ćma to potrafi, a nawet dużo więcej. Czy to coś zbuduje samochód, lodówkę, może coś prostszego, powiedzmy wciśnie guzik na prasie hydraulicznej? Nie. Eksploracja terenu? Lepiej nadadzą się te skrytykowane bardziej skomplikowane roboty, którym zawsze można zapewnić nadmiarowość (redundancję) lub wzmocnienie kluczowych elementów. Kwestia budżetu i ograniczeń narzuconych przez czynniki zewnętrzne (ograniczenie masy, rozmiaru, kształtu, budulca).

 

Może to ja marudny i rozdrażniony dzisiaj jestem?

Share this post


Link to post
Share on other sites

@lester - masz rację, ja też od kilkunastu lat się czuję, jakbym ogląda ten sam film "już niedługo...". Pomysł fajny ale w żaden sposób nie odkrywczy i STRASZNIE prymitywny. Natomiast uważam że taki "robot cząsteczkowy" byłby odkrywczy jeśli miałby strukturę mrowiska, mnóstwo podstawowych elementów, sporo wąsko wyspecjalizowanych i kilka budujących "królową". Taki robot mógłby rekonfigurować siebie, używać np. danego czujnika w miarę potrzeby, wytwarzać ruchome części, zbijać się w kształty, wykonujące jakiś czynności ... tak to rozumiem że było by odkrywcze i pokazywało jakiś postęp.
Tylko że do tego to trzeba ZMIENIC podejście do nauki na świecie. Niestety naukowcy robią wszystko aby ... zrobić karierę i nie przekłada się to dobrze na rozwój. Rozwój jest mierny, większość prac nieprzydatna, mnóstwo powielających stare pomysły. Również nauka wspierana biznesem powinna być zmieniona - bo firmom zależy tylko na maksymalizacji zysków a nie jak najszybszym postępie.

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 godzin temu, Ergo Sum napisał:

Natomiast uważam że taki "robot cząsteczkowy" byłby odkrywczy jeśli miałby strukturę mrowiska, mnóstwo podstawowych elementów, sporo wąsko wyspecjalizowanych

Niestety, również nic odkrywczego - np. Lem, Niezwyciężony, 1964.

Przy okazji hasło klucz - emergencja.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 3/23/2019 at 11:08 PM, Ergo Sum said:

jak najszybszym postępie

Obawiam się, że muszę Cię zmartwić...
Bo tak:
są dwie wizje "rozwoju i postępu":
1. "rozwój i postęp" doprowadzą ludziów do raju;
2. "rozwój i postęp" doprowadzą ludziów do katastrofy.
I patrząc na sprawę fizycznie, ta druga jest znacznie bardziej uzasadniona i prawdopodobna.
Powodem jest entropia - jeśli gdzieś chcesz zwiększyć uporządkowanie ("postęp"), musisz gdzie indziej to uporządkowanie zmniejszyć, czyli po prostu naświnić. Przym czym ten proces nie zachodzi ze 100% sprawnością (1:1). Przeciwnie, najczęściej sprawność jest minimalna, czyli niewielkie zwiększenie uporządkowania powoduje powstanie ogromnej ilości syfu. A w przypadku "rozwoju i postępu" jest to proces samonapędzający się (dodatnie sprzężenie zwrotne), bo próba likwidacji tego syfu oznacza następny koszt ("podatek") entropijny... Itd.

Takie są realia... Zeby to chociaż trochę zmienić, by trzeba zmienić sposób myślenia i działania ludzi, koknkretnie, zlikwidować nieograniczoną zachlanność. Ale po pierwsze, w skali masowej jest to niewykonalne, a po drugie, każda próba takiej zmiany, to następny koszt entropijny.
Czyli... tym bardziej, że to właśnie zachłanność (forsa, władza) jest praktycznie jedynym napędem "rozwoju i postępu".


 

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, ex nihilo napisał:

zlikwidować nieograniczoną zachlanność

Obawiam się, że byłaby to walka z wiatrakami, a nawet gorzej, bo z podkorowym imperatywem. W czasach, gdy Homo był zbieraczem, łowcą itp. napsuć dużo nie mógł; obecnie, gdy działa w skali całej planety jest jak jest...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zlikwidować dążenie do władzy i forsy w imię postępu? Forsa i władza nie jest napędem postępu, tylko jego istotą. Postęp podzieliłbym na dwa rodzaje. Po pierwsze przejście ze stanu mniej do bardziej pożądanego, czyli takiego, za który jest się w stanie więcej zapłacić, czyli forsa. Po drugie wypracowanie narzędzi, technologii do przekształcania rzeczywistości, czyli władza. W oderwaniu od tych pojęć postęp nie może istnieć. Problemem są sprawy poboczne, które często ulegają pogorszeniu przy wprowadzaniu innowacji. Dla mnie najlepszym rozwiązaniem tego problemu jest doprecyzowanie praw własności. Wtedy jeśli innowacja coś zepsuje, to wprowadzający ją musi ponieść tego koszt i przekalkulować jeszcze raz. Czy to się opłaca.

Co do entropii, to nie przesadzał bym. Wszechświat jest duży, jego część można przeznaczyć na entropiczny śmietnik. Nie koniecznie wzrost entropii wszechświata oznacza ograniczenie postępu.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 23.03.2019 o 23:08, Ergo Sum napisał:

Natomiast uważam że taki "robot cząsteczkowy" byłby odkrywczy jeśli miałby strukturę mrowiska, mnóstwo podstawowych elementów, sporo wąsko wyspecjalizowanych i kilka budujących "królową". Taki robot mógłby rekonfigurować siebie, używać np. danego czujnika w miarę potrzeby, wytwarzać ruchome części, zbijać się w kształty, wykonujące jakiś czynności ...

No wypisz wymaluj opis kulminacyjnego momentu jednego z moich "ulubionych" filmów kina klasy... "z" albo jakoś. Mordercze mrówki (The Hive) 2008, chętni łatwo znajdą, polecam fragment od 1:13:20 (oglądanie całości może prowadzić do trwałych zmian w psychice).

A już bardziej serio to Diamentowy Wiek Neala Stephensona (1995 pierwsze wydanie, 1997 polskie). Wszędobylskie chmary robotów tworzą sieć i od czasu do czasu rozpoczynają wspólne przetwarzanie danych (jeśli coś pomyliłem to przepraszam, czytałem to ponad 20 lat temu).

8 godzin temu, ex nihilo napisał:

Powodem jest entropia - jeśli gdzieś chcesz zwiększyć uporządkowanie ("postęp"), musisz gdzie indziej to uporządkowanie zmniejszyć, czyli po prostu naświnić.

Co do meritum mogę się zgodzić, przynajmniej na poziomie technologicznym jakim dysponujemy obecnie. Nieuporządkowanie wiąże się z kosztem energetycznym, który ponosimy i zazwyczaj staramy się ograniczać do rozsądnego minimum, żeby nie śmiecić bardziej. Kiedy opanujemy już źródła energii mało brudzące (lub wcale), problemem będą nakłady pracy itd.

3 godziny temu, Flaku napisał:

Co do entropii, to nie przesadzał bym. Wszechświat jest duży, jego część można przeznaczyć na entropiczny śmietnik. Nie koniecznie wzrost entropii wszechświata oznacza ograniczenie postępu.

Jeśli prześledzić historię śmiecenia w kontekście rozwoju ludzkości zawsze wygląda to tak samo. Najpierw brudzimy u siebie, potem trochę dalej, tyle że w miarę rozwoju trochę dalej zaczyna być całkiem blisko, więc znowu odsuwamy miejsce śmiecenia itd. Dziś śmieci zatoczyły koło i gdziekolwiek na ziemi oznacza również blisko u nas. Postawię tezę, że albo jesteśmy w przededniu dużego skoku technologicznego i odsunięcia śmietniska gdzieś dalej, albo w obliczu zagłady. W tej chili ludzkość kojarzy mi się z hodowlą drożdży, których produkty przemiany materii ostatecznie doprowadzają do ich własnej zagłady, niezależnie od początkowej wielkości środowiska. Rozmiar wszechświata nie ma więc większego znaczenia, bo wygląda na to, że pierwszą granicą i oznaką zasięgu ludzkości jest, patrząc z zewnątrz, śmietnik.

  • Like (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, lester said:

Kiedy opanujemy już źródła energii mało brudzące (lub wcale)

Taaak... dać wyliniałym małpom dużo energii, "czystej" i taniej... to dopiero zacznie się jazda :D

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 25.03.2019 o 14:10, lester napisał:

W tej chili ludzkość kojarzy mi się z hodowlą drożdży, których produkty przemiany materii ostatecznie doprowadzają do ich własnej zagłady,

I jesteśmy równie bezrozumni w tym sikaniu pod siebie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pomimo istnienia tych wszystkich teorii o entropii, nie była bym taka pewna że zasada ta działa w świecie kwantowym. Przyznaję, nie badałam tematu, ale coś mi podpowiada że zerowy a nawet ujemny koszt entropii może wynikać z zasady nieoznaczoności.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


×
×
  • Create New...