Bắt chước cách giao tiếp của kiến, robot có thể tạo thành bầy đàn thông minh

Đây là một ý tưởng tuyệt vời, từ việc sử dụng một đội vài robot cho nhiệm vụ cứu hộ cho tới hàng triệu cỗ máy siêu nhỏ có khả năng tổ hợp “biến hình” thành một robot lớn.

Một nhóm kỹ sư đến từ Đại học Lincoln đang phát triển một loại hình giao tiếp mới bắt chước loài kiến sử dụng pheromone cho phép robot tạo thành những bầy thông minh. Nghiên cứu ban đầu của họ được công bố trong Hội nghị Quốc tế về Hệ thống và robot thông minh (IROS) tại Hamburg hứa hẹn sẽ mở ra một hướng đi mới cho giao tiếp của robot với trí tuệ nhân tạo.

Pheromone là các chất hóa học sản xuất bởi động vật, đặc biệt là côn trùng, một số xảy ra cả ở thực vật có khả năng ảnh hưởng đến hành vi của các cá thể khác trong loài. Thông thường, mỗi pheromone mang một chức năng khác nhau và tùy thuộc vào từng loài. Một số chất hóa học mà động vật tiết ra để đánh dấu lãnh thổ, một số được sử dụng để gây hấn hay báo động cho đồng loại, một số dùng để thu hút bạn tình.

Riêng với côn trùng, sử dụng các pheromone cho phép chúng tạo một hệ thống thông tin liên lạc nhanh chóng và cực kì hiệu quả. Đó là lí do tại sao một bầy kiến đôi lúc phản ứng cực nhanh trước các biến cố mà không cần tất cả thành viên có mặt tại hiện trường.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Lincoln muốn tái tạo điều này trong các robot của họ bởi ứng dụng tiềm năng của nó là rất lớn. Robot hoạt động theo bầy là một ý tưởng tuyệt vời, từ việc sử dụng một đội vài robot cho nhiệm vụ cứu hộ cho tới hàng triệu cỗ máy siêu nhỏ có khả năng tổ hợp để “biến hình” thành một robot lớn.

Với phương thức giao tiếp của loài kiến, bầy robot gần như phản ứng tức thì khiến chúng tăng tốc độ của nhóm hành vi tổng thể. Một ví dụ đơn giản dưới đây là cách pheromone hoạt động để hình thành nên một nhóm nhỏ robot đi theo bầy:

Giao tiếp pheromone trên robot

Các robot tí hon ở đây đều chứa một cảm biến, nó đóng vai trò như các ăng-ten của loài kiến. Cảm biến này được thiết kế để phản ứng với các kích thích ánh sáng của một màn hình LCD đặt ở bên dưới. Và những robot ở đây đều có bánh xe cho phép chúng di chuyển tự do linh hoạt trên màn hình.

Sau khi thiết lập xong cấu hình, các kỹ sư phát hành một “pheromone” bằng cách thay đổi cường độ sáng vạch trên đường đi của một trong số các robot. Các robot còn lại nhanh chóng bắt được tín hiệu này bằng cảm biến và đi thành bầy.

So với cách giao tiếp bằng sóng radio và hồng ngoại thông thường, việc sử dụng “pheromone nhân tạo” cho phép tăng tốc phản ứng, giúp bầy robot tổ chức và hợp tác với nhau ăn ý. Nó hiệu quả hơn rất nhiều hình thức trước đây từng được sử dụng, khi các robot phải liên tục giao tiếp, va chạm hay truyền tín hiệu để xây dựng cả một bản đồ ảo chứa vị trí từng thành viên trong bầy.

Nhóm kỹ sư đặt tên cho hệ thống giao tiếp mới của họ là COS-phi ( Hệ thống thông tin Pheromone). Họ chỉ ra rằng một bộ quy tắc đơn giản cũng có khả năng hình thành nên một nhóm hành vi phức tạp cho bầy robot. Điều đó có nghĩa là tương lai, chúng có thể làm được nhiều điều hơn việc chỉ đi thành bầy.

Tiến sĩ Farshad Arvin, thành viên của nhóm nghiên cứu đến từ Trường Khoa học máy tính thuộc Đại học Lincoln cho biết “Chúng tôi có khả năng tạo nên những đường đi của robot với độ phân giải cao. Bên cạnh đó là kiểm soát sự khuyếch tán, bay hơn, mật độ và mã hóa từng loại pheromone khác nhau… Tất cả những điều này có thể tạo nên một tổ hợp các hành vi bầy đàn cực kì phức tạp, chẳng khác những gì loài kiến làm được trong thế giới tự nhiên”.

Giờ đây, bạn nên nhớ lại rằng những con kiến có khả năng nâng một vật nặng gấp 5000 khối lượng của chúng, tự xây những cây cầu và hạ gục con mồi to lớn bằng sự đoàn kết của cả đàn… Đó cũng có thể là tương lai của những bầy robot với giao tiếp pheromone.

Nguồn: GenK