Świadomość roju. Zbudowano roboty, zachowujące się jak kolonia termitów
Jak to możliwe, że termity, którymi nikt nie zarządza, są w stanie zbudować wielkie termitiery? Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda postanowili zbadać tę zagadkę i zbudować roboty, naśladujące rozwiązania, podpowiedziane przez naturę.
Roboty naśladują zachowanie termitów (Fot. Harvard.edu)
Termity są w stanie budować bardzo rozległe, skomplikowane konstrukcje. W przypadku budowli wznoszonych przez ludzi wszystko jest oczywiste: nawet, gdy poszczególni robotnicy nie znają szczegółów całej konstrukcji, to dzięki hierarchicznemu zarządzaniu cały obiekt powstaje zgodnie z opracowanym wcześniej planem.
Termity nie stosują takiego rozwiązania – żaden owadzi architekt nie tworzy przecież planów termitiery, a nadzorcy nie kontrolują, czy poszczególne grupy termitów budują coś zgodnie z planem. Termity nie wiedzą również, co i w jaki sposób robią inne owady. Mimo tego powstają kolonie, które nie tylko imponują rozmiarami, ale sprawiają przy tym wrażenie przemyślanej, celowo wznoszonej konstrukcji.
Co więcej, termity działają sprawnie nie tylko podczas wznoszenia termitiery, ale również w przypadku jej uszkodzenia. Owady nie są przez nikogo zarządzane, ale same wiedzą co robić i są w stanie naprawić zniszczony fragment. Choć odbudowana część może wyglądać nieco inaczej niż przed zniszczeniem, to będzie pełniła tę samą funkcję. Jak to możliwe?
Zespół doktora Justina Werfela z Uniwersytetu Harvarda postanowił zbadać to zagadnienie i skonstruować roboty, naśladujące rozwiązania ze świata owadów. Stworzone w ten sposób maszyny są dość proste – potrafią wykonać jedynie kilka czynności, jak podnoszenie i opuszczanie „cegły”, poruszanie się w dowolnym kierunku i wspinanie na ustawioną już warstwę.
Mimo swojej prostoty roboty są jednak bardzo skuteczne – ich praca jest sterowana algorytmem, dzięki któremu po prostu dokładają w odpowiedni sposób kolejne „cegły” do powstającej konstrukcji. Co istotne, nie ma tu żadnego sprzętu kontrolnego czy maszyny nadzorującej prace – brakuje elementu, którego zniszczenie mogłoby spowodować wstrzymanie budowy.
Designing Collective Behavior in a Termite-Inspired Robotic Construction Team
Warto w tym miejscu wspomnieć, że mechanizm tzw. inteligencji rozproszonej trafnie opisał przed laty w jednym z wywiadów Stanisław Lem:
*(…) kiedy weźmie pan poszczególne mrówki, to nijak się pan nie dowie, do czego są wspólnie zdolne. Na przykład wiadomo, że mrówki - nie wszystkie gatunki, co prawda - natrafiwszy na jakąś niewielką przeszkodę w rodzaju rowu z wodą, potrafią ze swych ciał złożyć most, po którym przejdą inne.
I nie wiadomo, jak do tego dochodzą, gdyż nie ma tak, że jest jakaś mrówka-projektant mostów, mrówka-magazynier, mrówka-dyspozytor - nie, to się dzieje tak, że one się zbierają do kupy. (…) A nikt przecież nie zaprogramował ich węzłów nerwowych, żeby tak postępować. To jest właśnie inteligencja rozproszona.*
Do czego mogą się nam przydać roboty, naśladujące działanie kolonii owadów? Jak wskazuje Justin Werfel, maszyny działające w ten sposób mogą wznosić różne konstrukcje w skrajnie niesprzyjającym środowisku.
W krótkiej perspektywie roboty mogą być przydatne m.in. podczas klęsk żywiołowych i budowy wałów przeciwpowodziowych. Co istotne, budowla będzie wznoszona bez nadzoru, a ewentualne zniszczenia będą automatycznie odbudowywane. Dalsza perspektywa to wykorzystanie takich maszyn np. podczas wznoszenia różnych konstrukcji w głębinach mórz albo na odległych planetach.
