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是一群蚂蚁吗?不,是群体机器人

编辑/2019-04-23/ 分类:百科知识/阅读:
之前的文章介绍过仿生科技对于 机器人 应用的重要性,主要探讨机器人如何参考生物习性,来达到不同环境下的移动目的。然而它的应用其实不只这样,今天就让我们一起来看看,提升机器人科技上的另一个重要主题:群体智慧。 自然群体的智慧 “群体智慧”是一种 ...

之前的文章介绍过仿生科技对于机器人应用的重要性,主要探讨机器人如何参考生物习性,来达到不同环境下的移动目的。然而它的应用其实不只这样,今天就让我们一起来看看,提升机器人科技上的另一个重要主题:群体智慧。

自然群体的智慧

“群体智慧”是一种共享亦或者是群体产生的智能型,集结众人的意见进而转化为决策的一种过程。透过观察、研究现实环境中的自然群体生物所发展出各种群体行为,并衍伸出的相关议题讨论,例如:生物群体的行走路径规划、任务分配和筑巢等。

常被研究的自然群体生物有:细菌菌落、鱼群、蚂蚁群、蜜蜂群、蝗虫、鸟群、灵长类部落等。这些自然群体生物中,生物的个体往往是被视为弱小的,但当群聚在一起时,却可以展现出极其复杂的集体行为,例如:观察蚁群工作时,尽管没有领袖发号司令,却可以在移动过程中渐渐地找出最佳动作路径。

是一群蚂蚁吗?不,是群体机器人

分工合作中的蚁群示意图

群体智慧与机器人的撞击

从第一台机器人的出现,到如今机器人蓬勃发展,不到半个世纪,机器人早已悄悄地走入我们生活的各个角落,协助人类完成各式不同的工作。近年来,机器人发展有了技术上的突飞猛进,俨然成为未来人类科技发展的重点之一。而群体机器人主要的发想,是由大自然所启发而来,群体机器人的概念是整合了群体智能和机器人,两个迥然不同领域的技术,发展出的机器人新型态。

是一群蚂蚁吗?不,是群体机器人

群体机器人一起过马路

综观市面上的机器人,多半的机器人是将所有功能集中在同一个单体机器人上,在设计以及提供的服务上变得较为单纯;而群体机器人,则是透过整合让多个机器人能同时提供人类服务,藉由相互分工合作、接受并处理更复杂多变的环境讯息,或是提供更多样的功能服务。

群体机器人的优点

一般状况下,群体机器人系统会比单体机器人系统具有更多优势。若我们将群体机器人、单体机器人或其他独立的机器人系统来做比较,便会发现群体机器人有以下四个优点:

1. 功能更强大:

群体机器人只要能有效地相互沟通、协调,所产生的能力很可能是单体机器人的多倍,甚至超过。群体机器人能完成单体机器人独力做不到的任务,像是搬运体型大于单体机器人的物体。想象一下,一个人搬动一台电冰箱和三个人一起搬电冰箱上楼梯,哪个比较容易?

2. 设计、制造成本更低:

目的是达到相同功能的条件下,单独一只群体机器人的设计,相较于将所有功能整合在一起的单体机器人,制作加工也会更容易、成本更低。

3. 更有效率:

群体机器人可以将工作分工执行,因此更节省时间完成工作,我们能用团队和个人在执行工作上的优缺点来理解。

4. 环境适应力更大:

因为有多台机器人同时工作,因此能够适应环境的能力也更强大;群体中若有一、两只机器人产生故障,其他的伙伴还是可以继续执行任务。

是一群蚂蚁吗?不,是群体机器人

无人飞行机群

小结

由于群体机器人有许多优点,近年来已经陆续看到不同的机构和学术单位发表出成果,例如Radhika Nagpal开发的Kilobot。

部分技术也已经开始在商业应用,像是在四轴飞行器上安装不同颜色的LED,在空中飞行并排列出不同阵形,在夜晚看来具有视觉上的震撼效果。相信不久后,我们就可以在各领域见到其他的应用。

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