Mes collègues et moi avons en fait construit un robot composé de nombreux éléments constitutifs comme les cellules d’un organisme multicellulaire. Sans « cerveau » ni contrôleur principal dans le système, notre robot, baptisé Loopy, s’appuie sur le comportement cumulatif de toutes ses cellules pour communiquer avec le monde.
En ce sens, nous appelons Loopy un essaim robotique. Cependant, Loopy peut également être considéré comme un robot unique car toutes les cellules sont liées ; pour cette raison, Loopy est également « un essaim d’un seul ». Cette étude de recherche pourrait donner naissance à une robotique adaptative qui adapterait ses formes et ses mouvements à son environnement, par exemple dans les applications de nettoyage de l’environnement.
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Loopy est une forme primitive de robot multicellulaire constitué d’un anneau de 36 cellules. Chaque cellule dispose d’un servo rotatif – un moteur électrique qui fait tourner un arbre avec un angle de rotation réglé avec précision – et d’unités de détection. Chaque cellule répond d’elle-même sans intervention des autres, à l’exception de ses 2 voisins instantanés. Lorsque les servos bougent, les angles entre les cellules identifient la forme générale de Loopy.
Loopy est totalement libre de se transformer en de nombreuses formes et d’effectuer une variété de mouvements. Les formes et les mouvements aléatoires ne sont d’aucune utilité. Nous espérions que quelque chose de fascinant émergerait de l’auto-organisation ; c’est-à-dire la création spontanée d’un ordre à partir d’une condition, sans que nous disions à Loopy quoi faire directement. En fin de compte, Loopy crée des formes stables qui récupèrent après avoir rencontré des défis.
Loopy présente des formes et des mouvements spontanés.
Le célèbre mathématicien Alan Turing s’intéressait à l’idée d’auto-organisation. en 1952. Il a même visualisé un anneau de cellules. Turing a supposé l’existence de produits chimiques qui se diffusent et réagissent les uns avec les autres, provoquant le développement de motifs dans la nature comme ceux des panaches d’oiseaux et des coquillages. Cette technique d’auto-organisation utilisant des produits chimiques simulés a permis à Loopy de se former et de passer spontanément d’une forme lobée à l’autre.
Pourquoi c’est important
Les systèmes d’ingénierie, et la robotique en particulier, sont principalement créés avec une approche descendante, dans laquelle les concepteurs humains anticipent les conditions que le système pourrait rencontrer et se préparent à l’aide de styles matériels, de programmes logiciels ou des deux. Le problème est qu’il est peu probable que les concepteurs soient là lorsque le robot rencontre une situation imprévue.
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Ceci La technique de microgestion à la manière d’un robot revient à fournir aux enfants un manuel détaillé lorsqu’ils les envoient à l’école le tout premier jour. Une meilleure façon d’être parent serait d’offrir des normes générales et des commentaires, et d’attendre que les enfants résolvent les problèmes par eux-mêmes. De même, une inspiration essentielle du développement de Loopy est de libérer la puissance de « l’intelligence » collective ascendante afin que Loopy puisse découvrir par lui-même de toutes nouvelles options lorsqu’une toute nouvelle situation se développe ; par exemple, trouver la forme idéale pour s’adapter à l’environnement.
Quelle autre étude de recherche est en cours ?
La vision de la matière programmable existe depuis des décennies, mais elle est pourtant tangible. les exemples sont en réalité rares. Bien que les chercheurs aient étudié le développement de formes complexes grâce à des systèmes robotiques auto-assemblés ou reconfigurables, ceux-ci dépendent généralement de formes fixes.
Semblable à Loopy, les scientifiques ont utilisé le concept d’auto-organisation de Turing pour des essaims de robots, tels que les petits Kilobots, faciles et autonomes, conduisant au développement de formes complexes. Contrairement à Loopy, les forces physiques entre les « cellules » ne sont pas utilisées pour influencer la forme finale et le comportement du cumulatif.
Quelle est la prochaine étape ?
Nous aimerions que Loopy se développe de manière plus naturelle. qualités, telles que faire face à des situations inattendues, rechercher de bien meilleures conditions, obtenir des ressources et réduire les risques. Cette vision permet finalement à Loopy d’effectuer des tâches désignées par les gens, comblant ainsi l’espace entre l’imagination ouverte de l’auto-organisation et l’assistance humaine.
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The Research Quick est une brève version d’un travail universitaire fascinant.
Yu Gu, professeur de génie mécanique et aérospatial, West Virginia University et Trevor Smith, doctorant en génie mécanique, West Virginia University
Cet article est republié à partir de The Conversation under an Innovative Commons Licence. Lisez le message original.
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