Katakan halo kepada robot partikel

Roboticists secara fundamental memikirkan kembali keahlian mereka. Robot partikel tidak terlihat seperti makhluk biologis, tetapi mereka dibangun seperti sistem biologis, sangat rumit dan memiliki kemampuan, namun terdiri dari bagian-bagian sederhana. Apakah mereka selangkah menuju pepatah 'goo abu-abu'?

Ketika Anda memikirkan robot, hal pertama yang mungkin muncul di benak Anda adalah android, seperti yang ada di film fiksi ilmiah dan acara TV seperti "Star Wars" atau "The Orville". Atau mungkin Anda membayangkan robot industri yang membuat mobil di jalur perakitan. Kedua robot nyata dan sci-fi ini terdiri dari banyak bagian kompleks. Biasanya dirancang untuk tujuan tertentu.

Sekarang, para peneliti di MIT, Universitas Columbia, Universitas Cornell dan Universitas Harvard mengatakan mereka mencoba memikirkan kembali robotika, dengan cara yang mendasar. Untuk itu, mereka telah mengembangkan jenis sistem robot baru - robot partikel - Terinspirasi oleh perilaku sel biologis. Apakah pengembangan robot partikel merupakan langkah menuju goo abu-abu futuristik, yaitu robot terdiri dari miliaran partikel nano? Mungkin. Para peneliti mengatakan mereka berpikir robot yang dapat menjelajahi medan baru, atau membersihkan area yang tercemar. Mereka mengumumkan konsep baru mereka pada 20 Maret 2019. Makalah peer-review terkait diterbitkan dalam jurnalAlam di hari yang sama.

Seperti namanya, robot ini terdiri dari "partikel" - unit berbentuk cakram individual dan identik, yang secara longgar dihubungkan oleh magnet di sekelilingnya. Partikel hanya dapat mengembang dan berkontraksi; itu tidak terdengar terlalu banyak, tetapi ketika gerakan mereka diatur dengan hati-hati, mereka mendorong dan menarik satu sama lain dalam gerakan yang terkoordinasi dan halus.

Mereka bahkan dapat menavigasi ke sumber cahaya. Seperti yang dijelaskan oleh Daniela Rus, direktur Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) dan Profesor Andrew and Erna Viterbi dari Teknik Elektro dan Ilmu Komputer di MIT:

Kami memiliki sel robot kecil yang tidak begitu mampu sebagai individu tetapi dapat mencapai banyak hal sebagai kelompok. Robot itu sendiri adalah statis, tetapi ketika terhubung dengan partikel robot lain, tiba-tiba robot kolektif dapat menjelajahi dunia dan mengendalikan tindakan yang lebih kompleks. Dengan 'sel universal' ini, partikel robot dapat mencapai berbagai bentuk, transformasi global, gerakan global, perilaku global, dan, seperti yang telah kami tunjukkan dalam percobaan kami, ikuti gradien cahaya. Ini sangat kuat.

Meskipun partikel bertindak sebagai satu unit, mereka tidak berkomunikasi secara langsung satu sama lain, sehingga partikel dapat dihilangkan atau ditambahkan sesuai kebutuhan. Bahkan jika beberapa partikel tidak berfungsi, mereka masih bisa menyelesaikan tugas. Mereka juga sangat fleksibel, mampu menavigasi di sekitar rintangan dan memeras melalui celah ketat. Menurut para peneliti, robot jenis ini dapat memungkinkan sistem yang lebih skalabel, fleksibel, dan kuat.

Jadi bagaimana partikel-partikel ini bekerja dan berinteraksi satu sama lain?

Karena partikel-partikel tersebut adalah cakram, mereka dapat berputar satu sama lain - semacam roda gigi - serta menyambung dan memutus, membentuk banyak konfigurasi yang berbeda. Mereka diprogram untuk berkontraksi dan mengembang dalam urutan yang tepat - ini mendorong dan menarik seluruh rakitan partikel ke arah sumber cahaya. Partikel-partikel memiliki algoritma yang menganalisis informasi yang disiarkan tentang intensitas cahaya dari setiap partikel lainnya, tanpa perlu komunikasi partikel-ke-partikel langsung.

Pandangan lain dari cakram dalam robot partikel. Gambar melalui Teknik Columbia.

Robot partikel dapat menggunakan gerakan gabungan dari partikel untuk bergerak menuju sumber cahaya sebagai satu unit. Gambar melalui Teknik Columbia.

Setiap partikel mendeteksi intensitas cahaya dari sumber cahaya dan sinyal yang disiarkannya berbagi intensitas yang dihitung dengan setiap partikel lainnya. Seperti yang mungkin diharapkan, semakin dekat suatu partikel dengan sumber cahaya, semakin kuat intensitasnya. Partikel yang mendeteksi intensitas cahaya tertinggi akan mengembang terlebih dahulu. Kemudian, secara berurutan, partikel berikutnya akan mengembang saat partikel pertama mulai berkontraksi lagi. Waktu yang tepat dari jam yang disinkronkan bersama di antara partikel sangat penting. Shuguang Li, seorang postdoc CSAIL di MIT, menjelaskannya sebagai berikut:

Ini menciptakan gelombang kontraksi-ekspansi mekanis, gerakan mendorong dan menyeret yang terkoordinasi, yang menggerakkan sekelompok besar menuju atau menjauh dari rangsangan lingkungan. Jika Anda mengacaukan jam yang disinkronkan, sistem akan bekerja kurang efisien.

Hasilnya bisa luar biasa - bahkan kelompok simulasi hingga 10.000 partikel mempertahankan gerakan mereka, dengan kecepatan setengahnya, ketika hingga 20 persen partikel gagal. Menurut Hod Lipson di Columbia Engineering:

Ini agak seperti pepatah ‘abu-abu goo.’ Kebaruan utama di sini adalah bahwa Anda memiliki jenis robot baru yang tidak memiliki kontrol terpusat, tidak ada titik kegagalan, tidak ada bentuk tetap, dan komponennya tidak memiliki identitas unik.

Ketika kebanyakan orang memikirkan robot, yang seperti C-3PO dan R2-D2 dari Star Wars mungkin muncul di pikiran. Gambar melalui Gordon Tarpley, CC BY-SA.

Masa depan teknologi robot baru ini bahkan lebih menakjubkan - robot terdiri dari jutaan partikel seperti itu, semua bekerja bersama secara serempak. Sebagaimana dicatat oleh Lipson:

Kami pikir suatu hari akan mungkin untuk membuat robot semacam ini dari jutaan partikel kecil, seperti microbeads yang merespons suara, cahaya, atau gradien kimia. Robot semacam itu dapat digunakan untuk melakukan hal-hal seperti membersihkan area atau menjelajahi medan / struktur yang tidak diketahui.

Kami telah mencoba memikirkan kembali secara mendasar pendekatan kami terhadap robotika, untuk mengetahui apakah ada cara untuk membuat robot berbeda. Bukan hanya membuat robot terlihat seperti makhluk biologis tetapi sebenarnya membangunnya seperti sistem biologis, untuk menciptakan sesuatu yang luas dalam kompleksitas dan kemampuan namun terdiri dari bagian-bagian yang pada dasarnya sederhana.

Partikel-partikel berbentuk cakram ini berkumpul bersama untuk membentuk "robot partikel" yang dapat bergerak menuju cahaya dan membawa benda-benda lain. Gambar melalui Felice Frankel / MIT.

Intinya: Roboticists telah memikirkan kembali cara mereka membangun robot. Robot partikel tidak terlihat seperti makhluk biologis, tetapi mereka dibangun seperti sistem biologis, sangat rumit dan memiliki kemampuan, namun terdiri dari bagian-bagian yang pada dasarnya sederhana. Apakah robot partikel selangkah menuju pepatah 'goo abu-abu'?