蜜蜂行为作为集群机器人群决策模型

巴塞罗那大学的研究人员有一个甜蜜的发现:蜜蜂在研究群体行为和决策的动态时是很好的研究对象。

在最近发表的一项研究中,M. Carmen Miguel教授曾研究过成群鱼的领导活动和鸟群之间的社交互动,他说,一组迷你机器人经过训练,通过模仿蜜蜂展示的过程来达成任务共识。

长期以来,蜜蜂的复杂行为一直是研究人员非常感兴趣的课题。这种昆虫有 4,000 多种,它们已经存在了 1 亿多年。

巴塞罗那的研究人员设计并建造了一支由35公斤级机器人组成的军队,这些机器人配备了细腿,LED灯,红外线接收器和舞蹈动作,比《低俗小说》中的约翰·特拉沃尔塔(John Travolta)要复杂一些,但仍然令人印象深刻。

它们被编程为通过光识别和运动信号等技能复制蜜蜂之间的相互作用。

每个机器人的任务是为蚁群找到一个潜在的筑巢位置,然后在最佳位置上与其他机器人达成共识。

机器人的行为是以“侦察”蜜蜂为蓝本的,蜜蜂是蜜蜂(蜜蜂)王国的房地产经纪人,他们通常年纪大、更聪明,并且对建造新蜂巢的主要地点了如指掌、缝隙或房屋的屋檐。他们也寻找食物来源。

当侦察兵发现一个潜在的蜂巢地点时,它会跳一个“嘎嘎舞”,一系列快速摇摆的动作,大致类似于一个八字形的阵型。

舞蹈传达了潜在蜂巢或食物来源的可取程度和某些细节。舞蹈向蜜蜂发出信号,表明潜在蜂巢与舞蹈的距离和方向,如果与食物来源有关,则表明该食物供应的类型和大小。

场地越理想,舞蹈的时间就越长,频率就越高。

研究人员设计了一个数学模型来表示蜂巢定位任务。然后,他们发射了 35 公斤机器人(每个 3 厘米宽),并指示向其他机器人传达他们对理想蜂巢地点的“意见”。

“我们的实验表明,kilobot群可以以分散的方式集体达成共识决策,类似于蜜蜂,”Miguel总结道。“这些因素使渗透通信网络的形成成为可能,通过该网络,每个机器人都可以接收其附近以外的信息。

米格尔说,她相信这项研究将有助于开发“简单的机器人”,这些机器人将以“分散的、自主的方式”做出决策。

这种微型机器人可以相互通信,同时从受试者内部跟踪疾病组织或身体异常,或者被派遣执行被认为对人类有风险的搜救任务。

“通过揭示这一关键的复杂性,”米格尔说,“我们强调了通常被忽视但对生命系统和生命本身至关重要的因素的重要性。

这篇名为“Honeybee-like collective decisionmaking in a kilobot swarm”的论文被上传到arXiv预印本服务器。

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