Кілоботи, що не визначилися, допомогли визначитися всьому рою

У деяких умовах наявність невизначених учасників рою роботів при прийнятті двійкових рішень (А або Б) уповільнює прихід рою до консенсусу, але, в кінцевому підсумку, дозволяє досягти його, на відміну від рою, в якому всі роботи мають сформовану думку, з'ясували вчені з Брістольського університету. Дослідження було представлено на конференції IROS 2017 в Канаді.

Прийняття єдиного рішення в групі, окремі учасники якої дотримуються різних думок, досить складне завдання. Один з щодо нових напрямків, які вивчають цю проблему - робототехніка. Деякі інженери займаються розробкою спеціальних тактик для групової взаємодії, наприклад, дронів. Також існують і суто дослідницькі проекти, що займаються розробкою оптимальних алгоритмів децентралізованого прийняття рішень.

Як і в деяких інших подібних проектах, у новій роботі дослідники використовували в якості модельних об'єктів набір кілоботів. Кожен такий робот має розмір у кілька сантиметрів, оснащений світлодіодами та інфрачервоними датчиками для взаємодії, і приводиться в рух двома вібромоторами. Дослідники розташували 400 кілоботів на квадратному полі з довжиною боку 1,2 метра, на якому вони рухалися у випадкових напрямках.

Дослідники вирішили вивчити різні механізми, що дозволяють зграї кілоботів з різними думками приходити до єдиного рішення. Під час експериментів кожен робот перебував в одному з двох станів: сигналізуючому або оновлюваному. Дослідники порівнювали дві моделі прийняття рішень. У першій кожен робот в сигналізуючому стані дотримувався думки А або Б, причому для того, щоб вони в кінцевому рахунку прийшли до консенсусу, дослідники створили перевагу за рахунок того, що про думку А робот повідомляв довше, ніж про думку Б. У стані оновлення робот переймав думку більшості сусідів і знову переходив в сигналізуючий стан.

У другій моделі дослідники додали третій стан - невизначеність. Воно виникало, коли сусідні роботи дотримувалися протилежних думок. Також в обох моделях були присутні і 10 відсотків «зламаних» роботів, які вибирали думку випадковим чином, не ґрунтуючись на свідченнях сусідів.

Провівши серію комп'ютерних симуляцій і експериментів з реальними роботами, дослідники з'ясували, що при наявності роботів, рой (без урахування «зламаних» роботів) приходив до єдиної думки, тоді як у моделі з роботами, що мають чітку думку, частка прихильників думки А швидше піднялася до приблизно 90 відсотків, але не піднімалася вище. Таким чином дослідники зробили висновок, що наявність третьої думки (невизначеності) оптимальна для використання в групах роботів, які можуть виходити з ладу.

Нещодавно інженери з Гарвардського університету розробили метод колективної взаємодії кілоботів, який дозволяє їм організовуватися в певні форми, виганяючи зайвих роботів зі зграї.