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蚂蚁的族群逻辑有助于解决交通堵塞吗?

2020-08-07

成百上千只蚂蚁即使有两只蚂蚁不小心撞到一起也不会因此而停下脚步,它们永不止步。我们可以从这些小小旅行者,以及其他有着相似行为的动物身上学到点什么?白蚁、斑马群、鸟群、鱼群它们都表现出了某种群体行为,它们可以一起做某件事情。比如步调一致地前进,或者建造巨大的巢穴。如果我们能够让机器也这样运作那不是很棒吗?

使其未来能够在建筑物内的搜救任务中发挥作用,群体行为适合应用于机器人领域的原因是:群体中的每个成员都不会进行过于复杂的行为,每个动物只需要遵循简单的规则。比如与它周围的每个同伴都保持相等的距离,也就是说你不需要把机器人制造的极其先进,也不需要为每个机器人单独设置指令,为其下达精准的指令。

相对的你只需要为一批机器人设置同样的基本规则,因为无论这些规则是应用于一个多大的群体,它们都会自行组织并且判断该做些什么,不管你要它们去做的事有多么复杂,今天的机器人已经将其变成了现实。

在2014年哈佛大学的研究人员,制造出了一千多个这样的机器人。它们能组成科学家们想要的任何形状,研究人员没有告诉过任何一个机器人该何去何从,相反他们只是给每个机器人都设置了相同的简单指令。例如,与周围的机器人保持相同的距离,或者找到机器人群的外边缘,然后移动到边缘,通过反复这些行为,机器人就可以准确地找到该去的位置。

哈佛的工程师们也从白蚁身上找到了灵感,他们设计出了一种机器人,能用泡沫块来建造金字塔城堡等建筑物,在这种情况下他们借鉴了,白蚁的一种特殊策略——间接通信。这是一种个体间为了达到同一目标,而进行间接交流的方法。当我们在做大规模的建设项目时,我们需要清单蓝图和指挥系统,这些都包括了大量的直接交流。

但是白蚁在筑巢时,会将注意力放在同伴留下的蛛丝马迹上。当它们制造小泥块时会在上面留下自己的费洛蒙,用来提示其他白蚁该去哪里筑巢,每只白蚁都在做自己的工作。但是这种间接通信,又使它们之间可以相互协调。在哈佛大学研究人员用了一个相似的方法,使机器人可以根据建筑物当前的形态,来判断出下一块砖该放到哪里,也就是说一个机器人放砖的位置。可以告诉下一个机器人,该把自己手里的砖放到哪里。

所以它们并不是在盲目地建造,因为它们是受程序控制的,而且机器人可以进行动态调整,就算是研究人员故意干扰它们,把它们之前放置的砖移走,机器人放砖的位置取决于,上一块砖在初始位置前是如何摆放的。这些机器人族群到目前还只局限于实验室中,但是这种想法最终将会服务于我们来解决现实世界的问题。

这些间接通信机器人不好的变种,可能会用于在危险的地点进行建造。比如灾区抑或是火星,马上机器人族群就会遍布每个角落。于是我们又要回到堵车的问题了,科学家已经发现,如果把汽车也看做一个族群,每辆车都遵循着同样简单的规则来行动。比如,与你周围的车保持同等的距离,且让周围的车明白你在干什么,那么堵车的问题将会得到很大缓解。

我们人类在这一点上确实做的很糟糕,有一些人甚至都不会使用转向灯,给其他司机打信号,他们在绿灯时还停在原地。但是我们通过基于族群的技术,来开发无人驾驶车辆,使它们与周围的车保持相同的距离,或者还可以让它们,定期地提示路上的其他车辆,自己在做什么,像自动汽车一样,这些也都处于测试和开发阶段,但是没准有一天,族群的自然逻辑会成为我们解决交通堵塞的关键。


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