Invasione di Swarmbot: come i piccoli robot risolveranno i problemi principali

Sono tra noi da un po 'ormai. Piccoli microbot che lavorano insieme per combattere le malattie, trovare un soldato smarrito o persino costruire una nuova struttura sono apparsi in film di fantascienza come Minority Report in passato. Inoltre, diverse aziende, tra cui IBM e HP, hanno dimostrato come alcuni piccoli robot possano comunicare tra loro per completare un'attività.

Ora, i ricercatori di Harvard hanno sviluppato il kilobot, un minuscolo robot che costa solo $ 14 per costruire e comunica usando gli infrarossi. La principale distinzione: centinaia o addirittura migliaia di kilobot potrebbero svolgere compiti complessi. In futuro, questi robot potrebbero preparare il terreno per l'assemblaggio della prototipazione rapida. Immagina che migliaia di kilobot costruiscano un ponte o anche un grattacielo, o entrino in una zona di guerra per trovare installazioni nemiche e disattivare le armi una per una.

Mike Rubenstein è un borsista post-dottorato che lavora nel Self-Organizing Systems Research Group presso l'Università di Harvard. Ha spiegato che i minuscoli robot utilizzano due motori vibranti per la locomozione e comunicano con altri robot inviando una luce a infrarossi su una superficie: conoscono la posizione di altri robot leggendo l'intensità della luce.

Gruppo SwarmbotsLa differenza principale, dice, tra alcuni swarmbot precedenti e il kilobit, è che i nuovi robot sono veri e propri robot: lavorano insieme, ma non seguono solo un percorso predeterminato. Sono più simili a un Roomba che a un'auto RC che segue semplicemente i comandi di un operatore. Con Roomba, il bot ha abbastanza intelligenza per monitorare l'ambiente alla ricerca di ostacoli e utilizzando migliaia di algoritmi per trovare un percorso ottimale.

"La principale applicazione a breve termine è per testare algoritmi swarm su un sistema robotico su larga scala", afferma Rubenstein. “Possiamo programmarli per muoversi e interagire con i robot vicini. Ci sono molti comportamenti possibili, finora abbiamo lavorato al foraggiamento e all'esplorazione ".

Rubenstein dice di poter immaginare uno scenario futuro in cui i robot vengono utilizzati per gli impegni militari. Il team ha già sviluppato una tabella di marcia, chiamata Termes, su come i kilobot potrebbero costruire una struttura 3D. Il team sta lavorando a una distribuzione su larga scala per i kilobot. Rubenstein prevede anche che i robot vengano utilizzati per l'istruzione, ciò che chiama "navigazione di gruppo con veicoli" e per la mappatura ambientale, una tecnica che approssima l'aspetto che una regione avrebbe dopo la corrosione o gli effetti del cambiamento climatico.

Scenari medici

Un altro esempio di interazione massiccia di swarmbot riguarda le cosiddette "particelle ninja" che IBM sta sviluppando. Questi minuscoli robot polimerici funzionano come una cellula nel tuo corpo: contengono una carica elettrica e sono attratti dagli agenti infettivi nel corpo come un magnete. I medici potrebbero utilizzare particelle ninja che lavorano in modo autonomo nel corpo per trovare una ferita e iniziare a riparare le cellule danneggiate.

“Una volta che questi polimeri entrano in contatto con l'acqua all'interno o sul corpo, si autoassemblano in una nanostruttura progettata per colpire le membrane dei batteri in base all'interazione elettrostatica e sfondare le loro membrane cellulari e le pareti. La natura fisica di questa azione impedisce ai batteri di sviluppare resistenza a queste nanoparticelle ", afferma Jim Hedrick, ricercatore dell'IBM.

"Questi agenti impediscono ai batteri di sviluppare resistenza ai farmaci rompendo effettivamente la parete cellulare e la membrana batterica, una modalità di attacco fondamentalmente diversa rispetto agli antibiotici tradizionali", afferma Hedrick. Il concetto di sciame, simile a quello che Rubenstein sta sviluppando, significa che ogni singolo polimero non può portare a termine la missione da solo, ma deve lavorare con gli altri agenti per combattere un'infezione e alterare le cellule del corpo.

È interessante notare che Hedrick afferma che le particelle ninja potrebbero essere utilizzate anche per applicazioni commerciali, non solo in campo medico o in un laboratorio di ricerca. Dice che le nanostrutture potrebbero essere integrate in sapone per le mani, deodorante, salviette da tavola e disinfettanti per le mani per combattere le infezioni. Potrebbero anche essere usati per combattere le principali infezioni come la tubercolosi e le malattie polmonari. Una volta che le particelle sono programmate, svolgono la loro “missione” e poi si dissolvono naturalmente.

Scenari futuri

Rubenstein era riluttante a teorizzare i futuri scenari di kilobot. Tuttavia, è facile immaginare come gli swarmbots potrebbero diventare parte della nostra vita quotidiana. Se avere migliaia di robot che costruiscono ponti, trovano infezioni o combattono le nostre battaglie potrebbe portare a un microarmageddon è un'altra domanda. Tuttavia, l'idea dei sensori negli oggetti fisici è già una realtà.

Un esempio è il basket 94Fifty, che vende per circa $ 3.000. La palla contiene un sensore che comunica con il software per analizzare il tiro di un giocatore. Il software può essere utilizzato per addestrare nuovi giocatori sulle meccaniche di tiro e i dati possono essere utilizzati per un'intera squadra per analizzare come giocano e come migliorare le loro abilità. Questa analisi "alveare", già una realtà, mostra come i sensori incorporati possono lavorare insieme in un team.

Gli Swarmbots utilizzano un concetto simile: potrebbero essere incorporati in oggetti fisici, comunicare tra loro e quindi riportare le loro attività a un server centrale.

Questo è particolarmente interessante in uno scenario di battaglia. Swarmbots potrebbe funzionare come il nuovo iRobot 110 FirstLook, un bot a distribuzione rapida che lanci a terra.

Il bot può sopportare una caduta di 15 piedi ed è impermeabile fino a 3 piedi. Sebbene non siano di dimensioni microbot (ogni FirstLook è lungo circa dieci pollici e pesa cinque libbre) potrebbero funzionare in un alveare, in modo simile a come i programmatori hanno progettato uno sciame di aspirapolvere iRobot Roomba per pulire grandi aree. Di recente abbiamo visto due Roomba lavorare insieme per passare l'aspirapolvere in una stanza, evitandosi a vicenda e comunicando per finire il lavoro di pulizia nella metà del tempo.

I bot FirstLook utilizzano già la luce a infrarossi per trovare percorsi in un campo di battaglia. Anche se non funzionano in modo autonomo e non comunicano ancora tra loro, è facile immaginare come questi tipi di robot potrebbero coordinare una missione esplorativa in territorio nemico.

I droni Swarmbot potrebbero svolgere compiti di sorveglianza come si vede nel prossimo Ghost Recon: Future Soldier di Ubisoft, fornendo ricognizioni che mantengono i soldati al sicuro. Naturalmente, questi scenari futuri possono sembrare fantascienza. Ci sono domande sul costo di ogni bot sul campo di battaglia e gli ufficiali militari sono stati reticenti nell'usare i robot in situazioni di combattimento a causa delle implicazioni morali (gli umani hanno la capacità di prendere decisioni d'impulso migliori). I robot militari vengono utilizzati principalmente per il rilevamento del campo di battaglia oggi.

Tuttavia, come con qualsiasi attività di robotica, ciò cambierà con il miglioramento dell'IA. Swarmbots potrebbe essere programmato con un gruppo di sicurezza più forte di un singolo bot. Potrebbero essere inviati in una zona di guerra per trovare soldati feriti, riparare veicoli e persino disabilitare le armi nemiche.

Per ora, la tecnologia swarmbot è saldamente in una fase di sviluppo iniziale. Il kilobot è il miglior esempio finora che dimostra come un bot a basso costo possa svolgere compiti semplici e lavorare insieme in un'orda. Se questo porta a uno sciame di robot in grado di falciare l'erba, riparare una recinzione o costruire un forte sull'albero nel tuo cortile è ancora sconosciuto.