De har været blandt os i et stykke tid nu. Små mikrobotter, der arbejder sammen for at bekæmpe sygdomme, finde en mistet soldat eller endda opbygge en ny struktur, har dukket op i science fiction-film som Mindretalsrapport i fortiden. Og flere virksomheder, herunder IBM og HP, har vist, hvordan et par små robotter kan kommunikere med hinanden for at udføre en opgave.
Nu har Harvard-forskere udviklet kilobotten, en lille robot, der koster kun $ 14 at bygge og kommunikere ved hjælp af infrarød. Den største forskel: hundreder eller endda tusinder af kilobotter kunne udføre komplekse opgaver. I fremtiden kunne disse bots sætte scenen for hurtig prototypemontage. Forestil dig tusinder af kilobotter, der bygger en bro eller endda en skyskraber, eller går ind i en krigszone for at finde fjendens installationer og deaktivere våben en efter en.
Mike Rubenstein er en postdoktor, der arbejder i den selvorganiserende systemforskningsgruppe ved Harvard University. Han forklarede, at de små bots bruger to vibrerende motorer til bevægelse og kommunikerer med andre bots ved at sende et infrarødt lys på en overflade - de kender placeringen af andre bots ved at læse lysintensiteten.
Den største forskel, siger han, mellem nogle tidligere swarmbots og kilobit er, at de nye bots er ægte robotter: De arbejder sammen, men følger ikke bare en forudbestemt rute. De ligner mere en Roomba end en RC-bil, der bare følger en operatørs kommandoer. Med Roomba har boten tilstrækkelig intelligens til at overvåge miljøet på udkig efter forhindringer og bruge tusindvis af algoritmer til at finde en optimal rute.
”Den vigtigste kortsigtede applikation er til test af sværmalgoritmer på et stort robotsystem,” siger Rubenstein. ”Vi kan programmere dem til at bevæge sig og interagere med nabo-robotter. Der er mange adfærdsmuligheder, indtil videre har vi arbejdet med foder og efterforskning. ”
Rubenstein siger, at han kan forestille sig et fremtidsscenarie, hvor bots bruges til militære engagementer. Holdet har allerede udviklet en køreplan, kaldet Termes, for hvordan kilobotter kunne bygge en 3D-struktur. Holdet arbejder på en storstilet implementering af kilobotter. Rubenstein ser også for sig, at bots bruges til uddannelse, hvad han kalder ”gruppebilnavigation” og til miljøkortlægning - en teknik, der tilnærmer sig, hvordan en region ville se ud efter korrosion eller efter virkningerne af klimaændringer.
Medicinske scenarier
Et andet eksempel på massiv swarmbot-interaktion involverer såkaldte "ninja-partikler", som IBM udvikler. Disse små polymerbots fungerer som en celle i din krop - de indeholder en elektrisk ladning og tiltrækkes af smitsomme stoffer i kroppen som en magnet. Læger kunne bruge ninja-partikler, der arbejder autonomt i kroppen for at finde et sår og begynde at reparere beskadigede celler.
”Når disse polymerer kommer i kontakt med vand i eller på kroppen, samles de selv i en nanostruktur, der er designet til at målrette mod bakteriemembraner baseret på elektrostatisk interaktion og bryde gennem deres cellemembraner og -vægge. Denne handlings fysiske natur forhindrer bakterier i at udvikle resistens over for disse nanopartikler, ”siger Jim Hedrick, forsker hos IBM.
"Disse stoffer forhindrer bakterierne i at udvikle lægemiddelresistens ved faktisk at bryde igennem bakteriecellevæggen og -membranen, en grundlæggende anderledes angrebsform end traditionelle antibiotika," siger Hedrick. Sværmkonceptet, svarende til hvad Rubenstein udvikler, betyder, at hver enkelt polymer ikke kan udføre missionen alene, men er nødt til at arbejde med de andre agenser for at bekæmpe en infektion og ændre celler i kroppen.
Interessant nok siger Hedrick, at ninjapartikler også kan bruges til kommercielle applikationer, ikke kun inden for det medicinske område eller i et forskningslaboratorium. Han siger, at nanostrukturer kunne være indbygget i håndsæbe, deodorant, servietter og håndrensere for at bekæmpe infektioner. De kunne også bruges til at bekæmpe større infektioner som tuberkulose og lungesygdom. Når partiklerne er programmeret, udfører de deres “mission” og opløses derefter naturligt.
Fremtidige scenarier
Rubenstein var tøvende med at teoretisere om fremtidige kilobot-scenarier. Alligevel er det let at forestille sig, hvordan sværbotter kan blive en del af vores hverdag. Om det at have tusinder af robotter, der bygger broer, finder infektioner eller kæmper for vores kampe, kan føre til et mikroarmageddon er et andet spørgsmål. Alligevel er ideen om sensorer i fysiske objekter allerede en realitet.
Et eksempel er basketballen 94Fifty, der sælges for omkring $ 3.000. Bolden indeholder en sensor, der kommunikerer med software til at analysere en spillers skud. Softwaren kan bruges til at træne nye spillere i skydmekanik, og dataene kan bruges til et helt hold til at analysere, hvordan de spiller spillet, og hvordan de kan forbedre deres evner. Denne "bikubeanalyse", der allerede er en realitet, viser, hvordan indlejrede sensorer kan arbejde sammen i et team.
Swarmbots bruger et lignende koncept: De kunne være indlejret i fysiske objekter, kommunikere med hinanden og derefter rapportere deres aktiviteter tilbage til en central server.
Det er især interessant i et slagmark scenarie. Swarmbots kunne fungere som den nye iRobot 110 FirstLook, en hurtig implementeringsbot, du kaster til jorden.
Botten kan håndtere en 15 fods dråbe og er vandtæt op til 3 fod. Selvom det ikke er mikrobottestørrelse (hver FirstLook er cirka ti inches lang og vejer 5 pund), kunne de arbejde i en bikube, svarende til hvordan programmører har designet en sværm af iRobot Roomba-støvsugere til at rense store områder. Vi har for nylig set to Roombas arbejde sammen for at støvsuge et værelse, undgå hinanden og kommunikere for at afslutte rengøringsjobbet på halv tid.
FirstLook-bots bruger allerede infrarødt lys til at finde ruter på en slagmark. Selvom de ikke arbejder autonomt og ikke kommunikerer med hinanden endnu, er det let at forestille sig, hvordan denne slags bots kunne koordinere en sonderende mission på fjendens territorium.
Swarmbot-droner kunne udføre overvågningsopgaver som set i den kommende Ghost Recon: Future Soldier spil af Ubisoft, der giver rekognoscering, der holder soldater i sikkerhed. Selvfølgelig kan disse fremtidsscenarier virke som science-fiction. Der er spørgsmål om omkostningerne for hver bot på slagmarken, og militære embedsmænd har været tilbageholdende med at bruge robotter i kampsituationer på grund af de moralske implikationer (mennesker har evnen til at træffe bedre impulsbeslutninger). Militære bots bruges primært til landmåling af slagmarken i dag.
Men som med enhver robotbestræbelse, vil det ændre sig, efterhånden som AI forbedres. Swarmbots kan programmeres med en gruppe failsafe, der er stærkere end en individuel bot. De kunne sendes ind i en krigszone for at finde sårede soldater, reparere køretøjer og endda deaktivere fjendtlige våben.
For nu er swarmbot-teknologien fast i et tidligt udviklingsstadium. Kilobotten er det hidtil bedste eksempel, der demonstrerer, hvordan en billig bot kunne udføre enkle opgaver og arbejde sammen i en horde. Uanset om dette fører til en sværm af bots, der kan klippe dit græs, reparere et hegn eller bygge et træfort i din baghave, er det stadig ukendt.
