Tuhandeliikmeline robotite parv suudab end ise organiseerida
Loodusel on tavaks moodustada lihtsatest ja eksimisaltidest üksikosadest äärmiselt keerukaid süsteeme, mis kõigele vaatamata oma eesmärki täidavad. Selle edukalt jäljendamine viiks inseneriteaduses väikese revolutsioonini. Harvardi ülikooli insenerid on nüüd suutnud luua 1024'st lihtsast robotist koosneva süsteemi, demonstreerides, et eesmärk pole kättesaamatu.
Iseorganiseerumist võib kohata pea kõikjal – olgu selleks linnuparved, veetakistuste ületamiseks sipelgate poolt enda kehadest ehitatud alused või kasvavad kristallid. Lihtlabastena näivatel süsteemidel on mitmeid ihaldusväärseid omadusi. Isegi kui mõni selle üksikosadest reeglite vastu eksib, ei vii see ulatuslikuma kaoseni. Neil pole kindlat juhtfiguuri, mille hävimisel süsteem tervikuna toimimast lakkab. Viimaks võib sellesse lisada pea piiramatult lisaliikmeid.
Kuigi inimesed on suutelised looma sarnaseid süsteeme, on nende üksikosad olnud võrreldes looduse loominguga suhtelised keerukad, mistõttu on ka viimase omaduse jäljendamine olnud raske kui mitte võimatu. Kulutõhususe probleem on vältimatu. Odavamad ja vähem arukad robotid on suutnud end organiseerida aga vaid kuni paarisaja liikmelistesse parvedesse. Harvardi ülikooli insenerid on nüüd suutnud luua iseorganiseeruva robotite parve, mille liikmete arv ulatub ühe 1024 liikmeni, omistades sellele hellitlevalt kiloparve tiitli.
Inimestelt saadava käsu peale on kiloparv suuteline end minimaalse inimsekkumisega organiseeruma muu hulgas tähe- ja mutrivõtmekujuliseks ning moodustama tähestiku tähti. Samas käib 'esimese sammu' tegemine parvele veel üle jõu. Esimesed neli robotit tuleb mehaaniliselt ise õigesse paika tõsta. Sealt edasi leiavad aga teised vibratsioonide toel liikuvad kolmejalgsed robotid ise oma õige koha. Kui robot juhuslikult hüpeldes paigalseisvate robotite lähistele satub, jääb see seisma, hakates käituma ka ise majakana, mis teistele infrapunavalguse vahendusel juhiseid jagab.
Etteantud mustri loomine võtab parvel tervikuna aega keskmiselt 12 tundi. Robotite eksiteele sattumise vältimiseks töötas Radhika Nagpali töörühm välja algoritmi, mis andis robotitele võimaluse oma asukohta naabritega kooskõlastada. Samuti polnud Nagpal eesmärgiks seatud kuju piiride osas äärmiselt range. Sellele vaatamata annab lahendus aimu, kuidas luua ka laborist väljaspool töötavaid iseorganiseeruvaid süsteeme, mille eesmärgiks on näiteks hoonete ehitamine, katastroofide tagajärgede leevendamine või keskkonnaseire.
Enne seda tuleb aga lahendada veel mitmeid olemuslikumaid probleeme. Näiteks hankis parv liigutamiseks vajalikku energiat elektrit juhtivast plaadist, millel nad ise liikusid. Sarnaselt tuleb leida lahendus kolmemõõtmeliste struktuuride ehitamiseks. Esmajärjekorras plaanib töörühm aga keskenduda kahemõõtmeliste struktuuride moodustumise kiirendamisele. Hetkel üritab korraga enda õiget kohta leida vaid üks robot. Samuti loodavad nad leida paremaid võimalusi, kuidas parve üksikliikmete poolt tehtavaid vigu kõrvaldada annaks.
Uurimus ilmus ajakirjas Science.
Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa
Allikas: Science