20 dec. 2018
2 minuten
Een internationaal onderzoeksteam heeft een zelf-organiserend organisme gecreëerd van honderden robotjes, zoals dat in de natuur voorkomt. De kleine robots werken samen om verschillende vormen te maken, zonder masterplan, alleen gebaseerd op wederzijdse communicatie en beweging.
Technologie is tot nu toe heel bros, vergeleken met de natuur. Als een component van een automotor kapot gaat, resulteert dat meestal in een niet-functionele auto. Als een element in een biologisch systeem faalt, bijvoorbeeld omdat een cel sterft, compromitteert dit niet het hele systeem. Het zou zelfs vervangen kunnen worden door een andere cel.
"Binnen het Computational Science Lab an de UvA zijn we al lang bezig aan het ontwikkelen van computationele modellen van embryogenese, onder meer van zeeanemonen en de fruitvlieg . Het is heel interessant om te zien dat deze modellen nu ook buiten de ontwikkelingsbiologie en complex systeem onderzoek geheel nieuwe toepassingen vinden,’ vindt Jaap Kaandorp, zelf bij het onderzoek betrokken.
Zelforganisatie
De onderzoekers probeerden eenzelfde vorm van zelforganisatie en zelfherstel te bereiken in de technologie als in de natuur. Het een stap richting de vorming van robotzwermen zodat in de toekomst mogelijk toepassingen binnen de bouw of andere sectoren kunnen worden gerealiseerd.
Kaandorp: "Het is onmogelijk om zwermgedrag te bestuderen met maar een paar robots. Daarom werden voor het experiment driehonderd robots gebruikt. Dat is een uitdaging, want als we een klein detail wilden aanpassen in het programma, moesten we dit voor alle driehonderd robots apart doen. Het duurde ongeveer drie jaar voordat de groep robots haar eerste vorm maakte."
Regels van Turing
Het onderzoeksteam installeerde bij de robots basisregels over hoe om te gaan met robots bij hen in de nabijheid. Ze werden zo geprogrammeerd dat de robots in een groep reageerden, zoals cellen in een weefsel. De robots waren afhankelijk van infraroodsignalen om te communiceren met nabije robots in een omtrek van 10 centimeter. Dit zorgt ervoor dat de robots hetzelfde zijn als de biologische cellen, omdat ze ook alleen direct kunnen communiceren met andere cellen die dichtbij zijn.
Deze ‘genetische’ regels doen het systeem na dat verantwoordelijk is voor de Turingpatronen die we zien in de natuur, zoals de ordening van vingers op een hand of de vlekken op een luipaard. De groep robots kan verschillende vormen aannemen in een proces dat edge flow wordt genoemd: bewegingen van de robots aan de rand van een groep. Geen van deze individuen heeft informatie over de gehele groep, dus alle bewegingen komen voort uit de basisregels en de communicatie tussen robots.