Invasão de Swarmbot: como pequenos robôs resolverão grandes problemas - Tecnologia emergente - 2019

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Anonim

Eles estão entre nós há um tempo agora. Pequenos microbots que trabalham juntos para combater doenças, encontrar um soldado perdido ou até construir uma nova estrutura apareceram em filmes de ficção científica como o Minority Report no passado. E várias empresas, incluindo IBM e HP, mostraram como alguns pequenos robôs podem se comunicar uns com os outros para concluir uma tarefa.

Agora, pesquisadores de Harvard desenvolveram o kilobot, um pequeno robô que custa apenas US $ 14 para construir e se comunicar usando infravermelho. A principal distinção: centenas ou até milhares de kilobots podem realizar tarefas complexas. No futuro, esses bots poderiam preparar o terreno para a montagem rápida de protótipos. Imagine milhares de kilobots construindo uma ponte ou até mesmo um arranha-céu, ou entrando em uma zona de guerra para encontrar instalações inimigas e desativar armas uma a uma.

Mike Rubenstein é um pós-doutorando trabalhando no Grupo de Pesquisa de Sistemas Auto-organizados da Universidade de Harvard. Ele explicou que os minúsculos bots usam dois motores de vibração para locomoção e se comunicam com outros bots enviando uma luz infravermelha para uma superfície - eles sabem a localização de outros bots lendo a intensidade da luz.

A principal diferença, diz ele, entre alguns swarmbots anteriores e o kilobit, é que os novos bots são robôs genuínos: eles trabalham juntos, mas não seguem apenas uma rota pré-determinada. Eles são mais como um Roomba do que um carro de controle remoto que apenas segue os comandos de um operador. Com o Roomba, o bot tem inteligência suficiente para monitorar o ambiente procurando por obstruções e usando milhares de algoritmos para encontrar uma rota ideal.

“A principal aplicação de curto prazo é testar algoritmos de enxame em um sistema robótico de larga escala”, diz Rubenstein. “Podemos programá-los para mover e interagir com robôs vizinhos. Existem muitos comportamentos possíveis, até agora temos trabalhado em forrageamento e exploração ”.

Rubenstein diz que pode imaginar um cenário futuro em que os bots são usados ​​para compromissos militares. A equipe já desenvolveu um roteiro, chamado Termes, sobre como os kilobots poderiam construir uma estrutura 3D. A equipe está trabalhando em uma implantação em grande escala para os kilobots. Rubenstein também imagina os bots sendo usados ​​para educação, o que ele chama de “navegação em grupo” e para mapeamento ambiental - uma técnica que se aproxima de como uma região ficaria após a corrosão ou após os efeitos da mudança climática.

Cenários médicos

Outro exemplo de interação swarmbot massiva envolve as chamadas “partículas ninja” que a IBM está desenvolvendo. Esses minúsculos bots de polímero funcionam como uma célula em seu corpo - eles contêm uma carga elétrica e são atraídos por agentes infecciosos no corpo como um ímã. Os médicos podem usar partículas ninja que trabalham autonomamente no corpo para encontrar uma ferida e começar a reparar as células danificadas.

“Quando esses polímeros entram em contato com a água no corpo, eles se montam em uma nanoestrutura projetada para atingir as membranas bacterianas com base na interação eletrostática e romper suas membranas e paredes celulares. A natureza física dessa ação impede que as bactérias desenvolvam resistência a essas nanopartículas ”, diz Jim Hedrick, pesquisador da IBM.

“Esses agentes impedem que as bactérias desenvolvam resistência às drogas quebrando a parede e a membrana da célula bacteriana, um modo de ataque fundamentalmente diferente comparado aos antibióticos tradicionais”, diz Hedrick. O conceito de enxame, semelhante ao que Rubenstein está desenvolvendo, significa que cada polímero individual não pode realizar a missão sozinho, mas tem que trabalhar com os outros agentes para combater uma infecção e alterar as células do corpo.

Curiosamente, Hedrick diz que as partículas de ninja também podem ser usadas para aplicações comerciais, não apenas no campo da medicina ou em um laboratório de pesquisa. Ele diz que as nanoestruturas podem ser incorporadas em sabonetes manuais, desodorantes, lenços de mesa e higienizadores de mãos para combater infecções. Eles também poderiam ser usados ​​para combater grandes infecções, como tuberculose e doenças pulmonares. Uma vez que as partículas são programadas, elas realizam sua “missão” e naturalmente se dissolvem.

Cenários futuros

Rubenstein hesitou em teorizar sobre futuros cenários de kilobot. Ainda assim, é fácil imaginar como os swarmbots poderiam se tornar parte de nossas vidas cotidianas. Se ter milhares de bots construindo pontes, encontrando infecções ou lutando em nossas batalhas pode levar a um microarmageddon é outra questão. No entanto, a ideia de sensores em objetos físicos já é uma realidade.

Um exemplo é o basquete 94Fifty, que é vendido por cerca de US $ 3.000. A bola contém um sensor que se comunica com o software para analisar o tiro de um jogador. O software pode ser usado para treinar novos jogadores na mecânica de tiro, e os dados podem ser usados ​​por uma equipe inteira para analisar como eles jogam e como melhorar suas habilidades. Esta análise de “colmeias”, já uma realidade, mostra como os sensores incorporados podem trabalhar juntos em uma equipe.

O Swarmbots usa um conceito semelhante: eles podem ser incorporados em objetos físicos, comunicar-se entre si e relatar suas atividades de volta a um servidor central.

Isso é particularmente interessante em um cenário de campo de batalha. O Swarmbots pode funcionar como o novo iRobot 110 FirstLook, um bot de implementação rápida que você joga no chão.

O bot pode lidar com uma queda de 15 pés e é à prova d'água até 3 pés. Embora não o tamanho do microbot (cada FirstLook é de cerca de dez centímetros de comprimento e pesa cinco quilos) eles poderiam trabalhar em uma colméia, semelhante à forma como os programadores projetaram um enxame de aspiradores iRobot Roomba para limpar grandes áreas. Nós recentemente vimos dois Roombas trabalharem juntos para aspirar um quarto, evitando um ao outro e comunicando-se para terminar o trabalho de limpeza na metade do tempo.

Primeiramente, os bots já usam luz infravermelha para encontrar rotas em um campo de batalha. Mesmo que eles não funcionem de forma autônoma e não se comuniquem uns com os outros, é fácil imaginar como esses tipos de bots poderiam coordenar uma missão exploratória em território inimigo.

Os drones da Swarmbot poderiam realizar tarefas de vigilância, como pode ser visto no jogo Ghost Recon: Future Soldier da Ubisoft, proporcionando reconhecimento que mantém soldados seguros. Naturalmente, esses cenários futuros podem parecer ficção científica. Há perguntas sobre o custo de cada bot no campo de batalha, e oficiais militares têm sido reticentes em usar robôs em situações de combate por causa das implicações morais (humanos têm a capacidade de tomar melhores decisões de impulso). Os robôs militares são usados ​​principalmente para examinar o campo de batalha hoje.

No entanto, como acontece com qualquer esforço de robótica, isso mudará à medida que a IA melhorar. Os swarmbots podem ser programados com um grupo à prova de falhas mais forte que um bot individual. Eles poderiam ser enviados para uma zona de guerra para encontrar soldados feridos, consertar veículos e até desativar armas inimigas.

Por enquanto, a tecnologia swarmbot está firmemente em um estágio inicial de desenvolvimento. O kilobot é o melhor exemplo até agora que demonstra como um bot de baixo custo poderia realizar tarefas simples e trabalhar em conjunto em uma horda. Se isso leva a um bando de bots que podem cortar a grama, consertar uma cerca ou construir um forte de árvore no seu quintal ainda é um desconhecido.