Jak se robotičtí mravenci orientují v mraveništi  
Mikroroboti Alice nepotřebují složitě programované chování, aby v bludišti cest našli zdroj potravy. Podobně jednoduše to zvládají i reální mravenci a hodně přitom záleží na geometrii jejich cest.


 

Zvětšit obrázek
Mikroroboti Alice sledují světelnou stopu feromonů. Kredit: Garnier et al. (2013).

Mraveniště nás děsí anebo třeba fascinují, každopádně nás ale tahle podivuhodná hnízda mravenců jen málokdy nechají chladnými. Jak asi fungují příbytky postavené a udržované blanokřídlým hmyzem se zvláštními příbuzenskými vztahy? A jak se jednotliví mravenci orientují v bludišti chodeb, zaplavených soukmenovci? Detailní výzkum v mraveništích není úplně jednoduchý a mravenci ne vždy ochotně spolupracují. Co kdyby si ale na mravence v mraveništi zahráli důmyslní miniaturní roboti?


 

Zvětšit obrázek
Simon Garnier. Kredit: NJIT.

Právě to napadlo Simona Garniera z Výzkumného centra kognitivního chování živočichů, francouzského CNRS v Toulouse a jeho spolupracovníky. Na první pohled šílenou myšlenku přetavili do zajímavého výzkumu, při němž si určitě užili i hodně legrace. Ve své studii se zaměřili na chování mravenců argentinských (Linepithema humile), kteří sice původně pocházejí z jižní Ameriky, ale v současné době se invazně šíří v mnoha částech světa. Ti se za normálních okolností orientují chemicky, pomocí feromonů.


Garnier a spol. si připravili skupinu miniaturních pohyblivých robotů Alice velikosti kostky cukru, které před časem vyvinuli ve Švýcarském federálním technologickém institutu v Lausanne (EPFL), kvůli výzkumu kolektivní inteligence. Mikroroboti byli vybaveni infračervenými detektory, s jejichž pomocí se vyhýbali překážkám a také poznávali start a cíl své cesty. Kromě toho nesli i dva senzory citlivé na světlo, s nimiž sledovali světelný gradient. Ten v experimentech napodoboval feromony reálných mravenců. Úkolem umělých mravenců bylo nalézt cestu z hnízda na jeho okraj, k simulovanému zdroji potravy.

 

Zvětšit obrázek
Reální mravenci argentinští. Kredit: Álvaro Rodríguez Alberich, Wikimedia Commons.


 

Zvětšit obrázek
Alice z EPFL. Kredit: EPFL, Wikimedia Commons.

Robotičtí mravenci se nejprve octli v chodbách bludiště bez světelného gradientu. V takové situaci se pohybovali náhodně, ale zároveň v jednom všeobecném směru. Pokud narazili na světelný gradient představující feromony, vydali se prostě ve směru, kterým gradient ukazoval. Postupně vyšlo najevo, že mikroroboti nepotřebují být naprogramováni k rozpoznávání a analýze křižovatek cest, po nichž se pohybují. Úplně jim stačilo sledovat stopy světelných feromonů anebo se náhodně pohybovat všeobecným směrem.


Reální mravenci argentinští nemají příliš dobrý zrak a pohybují se dost rychle na to, aby na každé křižovatce mohli zapřemýšlet, kam asi mají odbočit. Vše nasvědčuje tomu, že ani oni nepotřebují k nezbytné orientaci v systému chodeb a pěšin žádné složité poznávací, kognitivní schopnosti. Zároveň se ukazuje, že v jejich orientaci hraje klíčovou roli geometrické uspořádání sítě cest.


Video: Evoluce altruistické kooperace u robotů Alice:


 

Literatura

SpaceDaily 2.4. 2013, PLoS Computational Biology 9: e1002903.

Datum: 12.04.2013 06:41
Tisk článku

Úžasný svět vědy U6 - Teslíková Kamila, Hadwigerová Eva
 
 
cena původní: 269 Kč
cena: 229 Kč
Úžasný svět vědy U6
Teslíková Kamila, Hadwigerová Eva
Související články:

Startup Promobot nabízí robotické klony reálných lidí     Autor: Stanislav Mihulka (04.11.2019)
Ripsaw M5 by se mohl stát prvním robotickým tankem US Army     Autor: Stanislav Mihulka (19.10.2019)
Pokud nebudeme k umělým inteligencím milí, mohly by nám to vrátit     Autor: Stanislav Mihulka (17.03.2019)
Boeing vyvíjí autonomní stíhačku. Vzdušný boj už nikdy nebude stejný     Autor: Stanislav Mihulka (28.02.2019)
Mikroskopičtí hydroboti zařídí léčbu i prevenci nemocí přímo v těle     Autor: Stanislav Mihulka (12.02.2019)



Diskuze:

Detaily

Petr Sabik,2013-04-13 01:18:04

Podle obrazku z clanku nejsou roboti velikosti kostky cukru, ale zhruba nejakych peti-osmi kostek (1,5 az 2x2x2cm, viz usecka s popiskem 1cm). S ohledem na video (cca 8 let stare - 2005 vs 2013 nyni) by me zajimalo, kolik casu zabralo se dostat z generace 0 na 149 - pri generaci nula je doufam naprosto zjevne, ze robutci jsou neskutecne tupi a kdyby meli alespon neco ze schopnosti zminovanych v clanku, bude to zrejme tak generace 100 a vice - nic ve zlem, ale aspon nejake zaklady by usetrily par desitek generaci poznavani/vyvoje - nejspis byl dostatek financi to tahnout od realne a zbytecne piky nekam dal/vyse. Zdroj ani pripadne prilehle info jsem nezkoumal. Po pravde jsem to video s ohledem na text clanku vubec nepochopil. Je tam zjevna kooperace pri odklizeni prekazek, ale jak to souvisi s pohybem a hlavne orientaci v bludisti mi unika. Podobne jako zminka o geometricke orientaci cest. Ach jo, jako navnada dobre, ale bez blizsich info/detailu jen snuska.
I tak dekuji za clanek.

PS: vubec nechapu, jak vyuzivaji ty svetelne stopy? Nekdo jim pri hledani cesty pomatla spravnou trasu fosforem, necha ho pr/osvitit a pak v seru/tme detekuji emmitovane svetlo?

Odpovědět


Video

Martin Beránek,2013-04-16 16:29:55

Pokud to dobře chápu, video tady je jen ilustrace robotů, ne mravenčího experimentu. Originální článek je tady: http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1002903 a je u něj tohle video: http://files.figshare.com/1000903/Video_S1.mp4 [Typical time course of an experiment (1 hour). The starting area is in the top right corner, the target area in the bottom left corner.]

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace