Categoria | Scienza e Tecnologia

Sfruttare il potere degli sciami

Pubblicato il 15 settembre 2018 da redazione

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Sciami di lucciole.

 

Gruppi di mini robot autonomi potrebbero rivoluzionare il modo in cui costruiamo il mondo intorno a noi.

“Com’è che costruiamo le cose?” È la domanda iniziale che James Sharpe, coordinatore del progetto Swarm-Organ, ha presentato al pubblico alla conferenza Activate London. Quando costruiamo un oggetto separiamo le “parti del fare” e le “parti pensanti”. 

La fragilità dei dispositivi tecnologici è un grosso problema. Costruisci una macchina: hai i macchinari meccanici per eseguire il compito (la parte che fa) e il software o il controller umano che dice alla macchina cosa fare (la parte pensante).

Il problema con questo metodo di produzione, afferma Sharpe, è che la tecnologia umana è fragile e soggetta a malfunzionamenti. Cosa succede quando l’auto si rompe? Devi portarla da qualche parte per farla riparare.  

Ma cosa succederebbe se un giorno gli oggetti di cui abbiamo bisogno potessero costruirsi e ripararsi da soli ogni volta che fosse necessario, utilizzando “materiali programmabili”?

Le auto autoriparanti potrebbero essere ancora lontane nel futuro, ma le premesse del progetto Swarm-Org, finanziato dal programma di ricerca dell’UE sulle “tecnologie future ed emergenti”, consiste nel comprendere come sistemi contenenti un gran numero di agenti autonomi, ma relativamente semplici, possano collettivamente organizzarsi in complesse disposizioni spaziali, nonostante ogni agente abbia solo una consapevolezza locale.

In altre parole, come potrebbe uno sciame di piccoli robot economici coordinarsi e trasformarsi in una varietà di forme e dimensioni diverse?

La sfida più grande è la scala. Con l’aumentare del numero dei robot, aumentano anche le richieste dei programmi in esecuzione in ogni singola unità, rendendo lo swarm combinato estremamente ricco di risorse. Trovare un modo più efficiente di programmare centinaia di semplici robot per agire all’unisono richiede un approccio diverso.

Lo studio dei geni può aiutare a capire come si autoregolano i sistemi complessi.

Come è già stato per molti dei più grandi progressi tecnologici, l’ispirazione viene di nuovo dal mondo naturale.

Precedenti studi sulla robotica degli sciami hanno attinto pesantemente dai complessi comportamenti delle collettività che si trovano nel mondo degli insetti, come formiche, termiti e api, così come in molte specie di pesci, uccelli e mammiferi selvatici, quali zebre e delfini.

Tuttavia, il progetto Swarm-Organ si è concentrato sullo studio del comportamento cellulare per comprendere i principi organizzativi e rigenerativi che li governano.

Più specificamente, il progetto ha esplorato l’uso di reti di regolazione genica (GRN) come il metodo di controllo che sottostà l’organizzazione di  sistemi complessi autorganizzati.

 

 

Concentrandosi sui GRN, il progetto ha affrontato la questione fondamentale comune sia alla biologia che alla tecnologia: quale tipo di GRN potrebbe fornire i necessari comportamenti adattivi collettivi?

Il progetto ha pubblicato i risultati dei test, utilizzando simulazioni virtuali e anche esperimenti fisici, usando Kilobots (sciami di piccoli robot delle dimensioni di un biscotto sviluppato presso l’Università di Harvard).

Gruppi di questi piccoli robot potevano imitare i sistemi biologici o assemblarsi in molte forme diverse, per essere utilizzati nelle operazioni di ricerca o di mappatura.

Se applicati sulla Terra e su altri pianeti, potrebbero modificarsi, adattandosi in base ai climi o alle caratteristiche ambientali, formando ponti o stringendosi in spazi ristretti.

In futuro, una volta applicati gli stessi principi alle nanotecnologie, un giorno potremmo immaginare sciami di nanorobot che eseguono operazioni chirurgiche all’interno del corpo umano o che consegnano farmaci a cellule tumorali mirate.

Su una scala più ampia possiamo, per esempio, immaginare sciami di robusti robot con la possibilità di cambiare la loro forma collettiva, se necessario, per affrontare le molteplici sfide incontrate nella gestione di rifiuti radioattivi.

Combinando informatica e biologia, cambierà il modo in cui costruiremo le cose e quindi le cose che potremo costruire.

la Redazione

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