人造信息素让蜂群机器人像昆虫一样协作

我们知道,群居昆虫(如蚂蚁、蜜蜂等)会使用信息素来进行交流。信息素是一种用途很广的化学物质,有的能标出领地,有的能刺激战斗,还有的用来吸引异性。最近,林肯大学的机器人工程师们采用同样的方法,实现了智能蜂群机器人之间的交流。他们的成果发表在智能机器人与系统国际会议(IROS)上。 shutterstock_119461027(1) 信息素让昆虫形成了快速反应的交流系统,这正是工程师们想要在机器人身上完成的事情。蜂群机器人的用途很广泛,既可以组成较大型的物体,还可以在地震等自然灾害发生后搜寻被困人员。如果它们能像昆虫一样即时交流,将极大提高工作效率。即使是最简单的规则集也能导致相当复杂的蜂群行为。机器人之间的不断反馈让它们能以一个群体的形态在物理空间内迅速移动。 机器人之间的信息传输通常采用无线系统,例如无线电或红外线。而这个新方法则采用了某些现成的便宜组件,来模仿信息素的释放,不仅可靠而且精确。小机器人被放在一个LCD屏幕上,它们身上装有光传感器(模仿昆虫的触角),可以对屏幕上的光刺激做出反应。信息素就通过这样的光学显示器来模仿,强度可以根据研究者的指令来改变。每当「信息素」被「释放」出来(也就是机器人脚下产生某种光模式),这些装有轮子的机器人就能在屏幕上自由移动。 当其他机器人路过这些光学模式的轨迹时,它们也会很快跟随其后。不久以后,这些机器人就开始一前一后行动,就像蜂群一样。在未来,这样的信息素也可能由机器人自己释放,将让它们达到前所未有的速度、组织性和协作性。这种方法能让机器人快速构建起有关蜂群其他成员位置的虚拟图景,比单个机器人接收其他机器人的信号、再发出自己的信号快多了。 这个新系统称为COS-phi (Communication System via Pheromone)。它再一次证明了简单的规则能产生复杂的群体行为。这项研究的第一作者、林肯大学计算机科学学院的Farshad Arvin博士说,他们的系统能创造出高精度的信息素轨迹,还能控制信息素的扩散、蒸发和密度,甚至还能用不同的颜色对每个信息素进行编码,并模拟不同信息素之间的相互作用(如相互放大或抑制),创造出复杂的蜂群行为,就像昆虫在自然界中所做的一样。   来自iflscience,机器之心编译出品。编译:汪汪。
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