Для выполнения прикладных задач в интересах человеческого общества роботы должны быть способны самостоятельно адаптироваться к динамичным и неопределенным условиям и выполнять сложные задачи. В качестве средства достижения этих целей коллекция из нескольких автономных роботов, выполняющих совместные задачи, станет одним из наиболее важных типов роботов в будущем.
Вступление
Для повышения способности адаптироваться к окружающей среде и решать сложные задачи коллективные роботы должны рассматриваться как живая система, организм, целью которого является выживание в динамичном окружении и успешное выполнение задач.
Сотрудничество между коллективными роботами существенно отличается от сотрудничества между мультироботами, о чем свидетельствуют исследования опасных зон, полет беспилотных летательных аппаратов и роботов.
При решении сложных задач в неизвестных условиях сотрудничество между коллективными роботами опирается на распределенные механизмы, которые объединяют автономные действия нескольких роботов, что приводит к повышению уровня коллективного интеллекта.
Сотрудничество с несколькими роботами часто основывается на определенном элементе централизованного контроля.
Коллективная структура
Прежде чем приступить к выполнению сложных задач, коллективные роботы должны уметь адаптироваться и работать в неопределенных, динамичных и непредсказуемых условиях.
Принцип неопределенности, а также характер системы не может быть определен внутри, и любые попытки сделать это приведет к беспорядку. Поскольку только открытая система способна полностью адаптироваться к изменениям, коллективные роботы должны иметь открытую архитектуру и постоянно взаимодействовать с открытой средой.
Чтобы гарантировать масштабируемость, надежность и гибкость, коллективные роботы должны соответствовать распределенной организационной структуре, в которой несколько узлов образуют взаимосвязанную сеть и обеспечивают распределенное управление. Эта структура обеспечивает децентрализацию, автономность и адаптивность коллективных роботов.
Коллективная структура оказывает огромное влияние на поведение коллективных роботов. В целом, коллективная структура должна быть гибкой структурой, которая формируется на основе проектных концепций, целей миссии и ориентированных режимов.
Такая структура приводит к избыточной неопределенности, которая приносит пользу революционной, инновационной и активной системы.
Классические организационные структуры включают иерархии, коалиции, команды, общины, федерации и матрицы. Коллективные роботы должны быть способны самостоятельно формулировать различные организационные структуры в соответствии с различными задачами.
Кроме того, они должны быть способны динамически развиваться в новые структуры при изменении условий и задач. Коллективная структура также должна быть способна при необходимости интегрировать внешних разнородных роботов.
Модель когнитивного поведения
Существующие как часть единого целого, отдельные компоненты коллективных роботов должны сотрудничать друг с другом для достижения гармоничного поведения. Коллектив должен уметь активно адаптироваться к динамичной среде.
Достигнув скорости, гармонии и инициативы, коллективные роботы должны обладать следующими ключевыми атрибутами познания и поведения:
1) Наблюдение. В качестве открытой системы коллективные роботы должны постоянно получать информацию из окружающей среды посредством наблюдения.
2) Ориентация. В качестве ключа к познанию и поведению ориентация определяется как парные действия по тестированию, анализу и синтезу, разрушению и созданию. Это динамичное и непрерывное внутреннее взаимодействие. Ориентация дает понимание, фокус и направление наблюдательного процесса. Являясь центральным звеном управления, ориентация формирует то, как коллективные роботы взаимодействуют с окружающей средой.
3) Взаимодействие. Автономные личности и взаимодействие между ними формируют основу коллективного интеллекта. Можно мобилизовать не только субъективную инициативу каждого отдельного робота, но и коллективный замысел.
4) Решение и действие. Наблюдения, совпадающие с определенной схемой, требуют определенных решений и действий. Решение возникает, когда каждый отдельный член коллектива роботов выбирает между альтернативами действий, сформированными в фазе ориентации. Действие имеет место, когда работы выполняют задачу в соответствии с решением.
5) Обратная связь. Обратная связь является ключевым механизмом реализации саморегулирования и самоорганизации. Помимо усиления компонента контроля за действиями, обратная связь позволяет применять большее количество вариантов, новых стратегий и правил принятия решений.
Заключение
В данной статье мы проиллюстрировали коллективную структуру и модель когнитивного поведения коллективных роботов. В будущем ученые планируют сосредоточиться на исследованиях автономного поведения и коллективного интеллекта, а также уделить внимание дальнейшему развитию системы micROS.