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【機器人講堂】是一群螞蟻嗎?噢不!是群體機器人

作者:阿里哥

阿里哥曾在其文章中介紹仿生科技對於機器人應用的重要性,主要探討機器人如何參考生物習性,來達到不同環境下的移動目的。然而它的應用其實不只這樣,今天就讓我們一起來看看,提升機器人科技上的另一個重要主題:群體智慧。

自然群體的智慧

「群體智慧」是一種共享亦或者是群體產生的智慧型,集結眾人的意見進而轉化為決策的一種過程。透過觀察、研究現實環境中的自然群體生物所發展出各種群體行為,並衍伸出的相關議題討論,例如:生物群體的行走路徑規劃、任務分配和築巢等。

常被研究的自然群體生物有:細菌菌落、魚群、螞蟻群、蜜蜂群、蝗蟲、鳥群、靈長類部落等。這些自然群體生物中,生物的個體往往是被視為弱小的,但當群聚在一起時,卻可以展現出極其複雜的集體行為,例如:觀察蟻群工作時,儘管沒有領袖發號司令,卻可以在移動過程中漸漸地找出最佳移動路徑。

分工合作中的蟻群示意圖(圖片來源

群體智慧與機器人的撞擊

從第一台機器人的出現,到如今機器人蓬勃發展,不到半個世紀,機器人早已悄悄地走入我們生活的各個角落,協助人類完成各式不同的工作。近年來,機器人發展有了技術上的突飛猛進,儼然成為未來人類科技發展的重點之一。而群體機器人主要的發想,是由大自然所啟發而來,群體機器人的概念是整合了群體智慧和機器人,兩個迥然不同領域的技術,發展出的機器人新型態。

群體機器人一起過馬路 (Credit: This picture has been taken by Francesco Mondada and Michael Bonani

綜觀市面上的機器人,多半的機器人是將所有功能集中在同一個單體機器人上,在設計以及提供的服務上變得較為單純;而群體機器人,則是透過整合讓多個機器人能同時提供人類服務,藉由相互分工合作、接受並處理更複雜多變的環境訊息,或是提供更多樣的功能服務。

群體機器人的優點

一般狀況下,群體機器人系統會比單體機器人系統具有更多優勢。若我們將群體機器人、單體機器人或其他獨立的機器人系統來做比較,便會發現群體機器人有以下四個優點:

1. 功能更強大

群體機器人只要能有效地相互溝通、協調,所產生的能力很可能是單體機器人的多倍,甚至超過。群體機器人能完成單體機器人獨力做不到的任務,像是搬運體型大於單體機器人的物體。想像一下,一個人搬動一台電冰箱和三個人一起搬電冰箱上樓梯,哪個比較容易?

2. 設計、製造成本更低:

目的是達到相同功能的條件下,單獨一隻群體機器人的設計,相較於將所有功能整合在一起的單體機器人,製作加工也會更容易、成本更低。

3. 更有效率:

群體機器人可以將工作分工執行,因此更節省時間完成工作,我們能用團隊和個人在執行工作上的優缺點來理解。

4. 環境適應力更大:

因為有多台機器人同時工作,因此能夠適應環境的能力也更強大;群體中若有一、兩隻機器人產生故障,其他的夥伴還是可以繼續執行任務。

無人飛行機群(圖片來源

小結

由於群體機器人有許多優點,近年來已經陸續看到不同的機構和學術單位發表出成果,例如Radhika Nagpal開發的Kilobot

部分技術也已經開始在商業應用,像是在四軸飛行器上安裝不同顏色的LED,在空中飛行並排列出不同陣形,在夜晚看來具有視覺上的震撼效果。相信不久後,我們就可以在各領域見到其他的應用。
(本文轉載自南科AI_ROBOT自造基地原文連結;責任編輯:葉于甄)

阿里哥

阿里哥

九號空間創辦人,熱愛機器人,設立九號空間希望能讓人們更容易進入機器人的世界!
阿里哥

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