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Swarm Bot Series, Primera parte: esto es lo que las abejas nos enseñan sobre el futuro de IoT

Ilustración: © IoT For All

En una de las escenas iniciales de un episodio de Black Mirror, un pequeño zumbido de abejas poliniza una margarita, que toma el sol El resplandor brillante de un día soleado. En una serie de televisión conocida por su exploración de un futuro oscuro y distópico, la escena es rara. Representa un futuro tecnológico en el que la robótica se utiliza para mejorar vidas, no dañarlas.

robots de enjambre
Black Mirror of Netflix: odiado en la nación

Pero más tarde, a esta abeja se unen miles de otras abejas en un ataque coordinado contra una mujer . Está claro que las abejas trabajan juntas como una sola fuerza, utilizando datos en tiempo real para lograr un objetivo común.

Este episodio se destaca entre otras cosas porque cubre un tipo de tecnología en gran parte desconocida e inexplorada por la mayoría de los canales de medios de comunicación. Destaca las repercusiones de una tecnología de la que la mayoría de la gente nunca ha oído hablar, pero que debería cambiar todo lo que sabemos sobre Internet de las cosas: robótica d & # 39; Enjambre .

La ​​robótica del enjambre es un campo de práctica emocionante inspirado en la proliferación de Internet de las cosas. Hasta hace poco, la tecnología robótica se enfocaba en crear robots avanzados que funcionaran solos; piense en pisos de fábrica automatizados y amigables baristas robóticos que están comenzando a aparecer en los cafés de Silicon Valley y varios aeropuertos.

Pero ahora, con ideas de los lugares más improbables, la naturaleza, el campo de la robótica se está moviendo hacia algo mucho más grande y, como sugiere Black Mirror, quizás más siniestro. Pero antes de ir demasiado lejos en este camino especulativo, podría ser una buena idea tener una comprensión básica del funcionamiento de los robots de enjambre, la tecnología detrás de ellos y de lo que son realmente capaces en este momento.

¿Por qué aprender sobre Swarm Robotics ahora?

La tecnología de enjambre se inspira en la inteligencia de los enjambres, que se inspira en la vida de los insectos sociales en la naturaleza. Un elemento importante es mejorar la comunicación y la respuesta a los comentarios mientras se trabaja en equipo. Esto implica comprender cómo los cambios constantes en otros robots en el grupo deberían afectar la funcionalidad del grupo.

La ​​mayoría de nosotros entendemos cómo IoT convierte nuestros hogares en redes inteligentes que nos ofrecen todo tipo de beneficios prácticos. Pero su termostato conectado, su refrigerador inteligente y sus lavadoras compatibles con Alexa dependen de una "autoridad" central que los guía / administra / instruye / informa de lo que se necesita hacer. Las persianas inteligentes que se abren todas las mañanas y le permiten saludar al sol sin levantarse de la cama, no hablan con su sistema de seguridad conectado para verificar si su vecino está cerca de la ventana de su habitación.

Los robots de enjambre son diferentes. Se comunican lateralmente entre sí en un entorno en constante cambio, sin ninguna dirección de una autoridad superior que les diga qué hacer.

Los científicos ahora comienzan a comprender cómo la robótica enjambre puede tener aplicaciones pragmáticas en Internet de las cosas y en el mundo.

El momento de aprender la robótica de los enjambres es ahora: la evolución de la robótica de los enjambres se entrelaza para siempre con el IoT y los líderes que quieren saltar al aprendizaje de Las nuevas direcciones en tecnología querrán mantener sus ojos abiertos para descubrir nuevos contenidos en esta área. Aquí es donde puede aprender cómo funciona, sus aplicaciones actuales y cómo se ve el futuro en términos de investigación y desarrollo.

¿Qué es la robótica Swarm?

La robótica enjambre es simplemente un campo de la robótica que se enfoca en coordinar grupos de robots grandes y bastante simples usando reglas locales. Como se dijo, los robots de enjambre están inspirados en la vida de los insectos sociales como las abejas y las hormigas. Entre ellos, se aprovecha el poder de la comunidad para realizar tareas fuera de las capacidades del individuo.

Imagen aquí: ¿quizás una hormiga gif construyendo una colina o algo así?

En robótica enjambre, el grupo de robots no es ningún grupo. Se compone imitando las características funcionales de los enjambres de insectos:

  1. miembros individuales, casi idénticos
  2. control descentralizado
  3. falta de sincronía

La inspiración de la robótica enjambre

Los insectos sociales tienen mucho que enseñarnos, desde la construcción del nido de avispas y la coordinación de la abeja hasta la construcción del montículo de termitas y el seguimiento de las hormigas. Durante mucho tiempo, pensamos que estos eran misterios que nunca entenderíamos.

Sin embargo, en los últimos tiempos, la investigación ha demostrado que podemos imitar estos sistemas complejos sin el conocimiento sofisticado inicialmente considerado necesario. En una colonia de insectos sociales, los miembros individuales no conocen el estado de la colonia en su conjunto. No hay un líder que guíe a todas las demás personas en sus roles.

En cambio, el conocimiento de la colonia se distribuye entre los agentes y tienen sistemas para intercambiar esta información. Sin embargo, los individuos solo pueden cumplir su papel si el resto del enjambre juega su papel.

En la colonia, los individuos pueden intercambiar información vital, como una fuente de alimento o peligro inminente. La interacción se basa en el concepto de localidad para que ningún individuo conozca la situación en su conjunto. Cambiarán su comportamiento en función del comportamiento de sus compañeros de clase familiarizados con la situación. Por ejemplo, en las termitas, los cambios en el comportamiento de las termitas obreras están determinados por la estructura del nido.

Comportamientos de autoorganización

El sistema organizativo simple pero complejo de cada agente proviene de la observación e imitación de las interacciones de los demás entre sí y con el entorno. Estas interacciones se mueven por toda la colonia, ayudando a la colonia a realizar tareas que no pueden realizarse individualmente. Las interacciones se denominan comportamientos autoorganizados.

La ​​autoorganización combina cuatro características:

  1. Interacción múltiple
  2. Aleatoria
  3. Retroalimentación positiva
  4. Retroalimentación negativa

Estas propiedades también son deseables cuando uno piensa en un sistema de robot enjambre:

  • Robustez. Deben continuar trabajando independientemente de si algunas personas fallan o de las perturbaciones ambientales
  • Flexibilidad en la toma de decisiones. Deben ser capaces de crear diferentes soluciones dependiendo de la tarea
  • Flexibilidad con roles. Deben adaptarse a la evolución de su papel de acuerdo con las necesidades de la época
  • Escalabilidad. Deberían poder trabajar en diferentes tamaños de grupo, desde unos pocos robots hasta miles de robots

Estos criterios informan el desarrollo de cualquier tecnología de robótica enjambre.

Características deseables de los robots de enjambre

En base a la definición y las propiedades anteriores, estos son los criterios utilizados en el desarrollo de la tecnología y los sistemas multi-robot:

  • L & # 39; el enjambre debe consistir en robots autónomos que pueden detectar u operar en situaciones de la vida real
  • Deben estar formados por un grupo grande o tan grande como lo permitan las reglas de control
  • Deben ser homogéneos; puede haber varios tipos en el enjambre, pero no demasiados tipos diferentes
  • No deben ser independientes, es decir. la tarea principal que se debe realizar debe requerir colaboración
  • Deben tener solo capacidades locales de detección y comunicación; no deben incluir la imagen / función general del enjambre

Características encarnado por la inteligencia del enjambre se toman prestadas de colonias de insectos sociales. De hecho, los biólogos han jugado un papel importante en la investigación de semillas para la tecnología de robots de enjambre.

Un enjambre de robots se define como un sistema multi-robot autoorganizado cuya característica principal es la alta redundancia.

También se puede decir que tienen capacidades de comunicación sensoriales y localizadas, sin acceso a información global. El comportamiento colectivo del enjambre es la interacción total de los robots individuales con sus compañeros y su entorno.

¿Por qué Invertir en Swarm Robotics?

Debido a las características anteriores, la robótica enjambre puede ayudarnos a lograr sistemas flexibles, escalables y tolerantes a fallas en docenas de sectores comerciales e industriales.

Los Swarm-bots también permiten el desarrollo de sistemas capaces de manejar una variedad de condiciones o entornos operativos. La flexibilidad es posible porque el enjambre está autoorganizado y bien distribuido. Los robots se distribuyen dinámicamente en diferentes tareas de acuerdo con los requisitos de su entorno inmediato; no dependen de ninguna información global o infraestructura preexistente.

La ​​robótica del enjambre también permite la creación de sistemas escalables para que la introducción o eliminación de individuos no afecte el rendimiento del enjambre. La detección y comunicación localizadas permiten la escalabilidad, siempre que la densidad del enjambre no se altere significativamente; cada individuo interactúa con el mismo número aproximado de pares.

A través de la robótica enjambre, podemos crear sistemas que se adapten a la falla de una o más de las partes / robots del sistema constituyente. Por lo tanto, la falla de los individuos no resulta en la falla de todo el enjambre. Esta tolerancia a fallas proviene de la fuerte redundancia del enjambre; no hay control centralizado, líderes o individuos en roles predefinidos.

En la segunda parte de la serie, veremos más de cerca algunos de los casos emocionantes del mundo real en los que los robots de enjambre ya están comenzando a tener un impacto. [19659057]

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