Les scientifiques trouvent une réponse sinueuse pour exploiter «l'intelligence de l'essaim»
Les oiseaux affluent afin de se nourrir et de se déplacer plus efficacement. École de poisson pour éviter les prédateurs. Et les abeilles essaimiers pour se reproduire. Les progrès récents de l'intelligence artificielle ont cherché à imiter ces comportements naturels comme un moyen d'améliorer potentiellement les opérations de recherche et de sauvetage ou d'identifier les zones d'incendie de forêt réparties sur de vastes zones – à travers des mouvements de drones ou robotiques coordonnés. Cependant, développer un moyen de contrôler et d'utiliser ce type d'IA – ou « intelligence »—La s'est avéré difficile.
Dans un Actes de l'Académie nationale des sciences Paper, une équipe internationale de scientifiques décrit un cadre conçu pour faire progresser l'intelligence des essaims – en contrôlant les afflux et les essaimage d'une manière qui s'apparente à ce qui se produit dans la nature.
« L'un des grands défis de la conception d'essaims robotiques est de trouver un mécanisme de contrôle décentralisé, » Explique Matan Yah Ben Zion, professeur adjoint au Donders Center for Cognition de l'Université Radboud des Pays-Bas et l'un des auteurs de l'article.
« Les poissons, les abeilles et les oiseaux le font très bien – ils forment de magnifiques structures et fonctionnent sans leader singulier ni directive. En revanche, les essaims synthétiques sont loin d'être aussi agiles – et les contrôler à des fins à grande échelle n'est pas encore possible. »
L'équipe de recherche, qui comprenait les scientifiques de la NYU Mathias Casiulis et Stefano Martiniani, a relevé ces défis en développant des règles de conception géométrique pour le regroupement des particules autopropulsées. Ces règles sont modélisées en utilisant un calcul naturel – similaire à « positif » ou « négatif » Frais de protons et d'électrons qui sont fondamentaux à la formation de la matière.
En vertu de ces règles, les particules actives se déplaçant en réponse aux forces externes ont une propriété intrinsèque qui les fait courbes – une quantité que les chercheurs appelle « courtitude. »
« Cette courbure entraîne le comportement collectif de l'essaim, ce qui pointe vers un moyen de contrôler potentiellement si les essaims troupeaux, les flux ou les grappes, » Explique Martiniani de NYU, professeur adjoint de physique, de chimie et de mathématiques.
Leur conclusion a été soutenue par une série d'expériences dans lesquelles les scientifiques ont montré que le critère basé sur la courbure contrôle l'attraction du robot-paire et s'étend naturellement à des milliers de robots. Chaque robot a été traité comme ayant une courtitude positive ou négative, et similaire à la charge électrique, cette courtitude contrôle les interactions mutuelles des robots.
« Cette quantité de charge, que nous appelons «la courtitude, » peut prendre des valeurs positives ou négatives et peut être directement codée dans la structure mécanique du robot, » explique Ben Zion.
« Comme pour les charges de particules, la valeur de la courtitude détermine comment les robots s'attirent les uns par les autres afin de se regrouper ou de se détourner les uns des autres pour affluer. »
Ben Zion, qui, en tant qu'étudiant NYU, a déjà développé des nageurs microscopiques, a ajouté, « Trouver une règle de conception de nature géométrique, comme la courbure, le rend applicable aux robots industriels ou à livraison ou aux robots microscopiques de taille cellulaire qui ont le potentiel d'améliorer la prestation de médicaments et d'autres traitements médicaux. »
« La meilleure partie est que ces règles sont basées sur la mécanique élémentaire, rendant leur implémentation dans un robot physique simple, » Ajoute Casiulis, chercheur postdoctoral au Center for Soft Matter Research de l'Université de New York et Simons Center for Computational Physical Chemistry de NYU.
« Plus largement, ce travail transforme le défi de contrôler les essaims en un exercice de science des matériaux, offrant une règle de conception simple pour éclairer l'ingénierie des essaims. »
