Szczoteczki do zębów, BristleBots i natura inteligencji

Zbiorowe zachowanie owadów to jeden z cudów natury. W szczególności wiele gatunków termitów w jakiś sposób łączy siły, aby stworzyć najbardziej niezwykłe kopce – złożone struktury z połączonymi tunelami i jaskiniami, które mogą rozciągać się pod ziemią na wiele dziesiątek metrów.

Sposób, w jaki organizują to zachowanie, jest jedną z największych tajemnic współczesnej nauki. Różne teorie sugerują, że zachowanie wynika ze sposobu, w jaki owady komunikują się ze sobą, a nawet z pewnego rodzaju inteligencji społecznej.

Dzisiaj Luca Giomi i koledzy z Uniwersytetu Harvarda w Cambridge dają wskazówkę, że odpowiedź może być znacznie prostsza i znacznie dziwniejsza. Mówią, że złożone zachowania zbiorowe wyłaniają się z mechaniki poruszania się po środowisku. Innymi słowy, nie jest wymagana żadna specjalna komunikacja, zasady społeczne ani inteligencja grupowa.

Ci faceci dokonują odkrycia za pomocą BristleBots, prostych automatów wykonanych z główki szczoteczki do zębów i silnika wibracyjnego telefonu komórkowego. Włóż kilka z nich do okrągłej obudowy i wędrują losowo.

Ale kiedy Giomi i spółka zwiększyli liczbę BristleBotów, zaczęli organizować się w takie rzeczy, jak wirujące roje. Przejście od nieporządku do porządku następuje dopiero wtedy, gdy gęstość osiągnie pewien próg. Opublikowali wideo ze swojego eksperymentu tutaj .

Giomi dalej symuluje i odtwarza to samo zachowanie za pomocą komputerowego modelu ich BristleBots.

Oczywiście jest w tej sytuacji znacznie więcej niż przypadkowy ruch niemych automatów. BristleBoty są w stanie wykrywać aspekty swojego otoczenia i reagować na nie w tym sensie, że zmieniają kierunek, gdy odbijają się od ograniczających ścian i od siebie nawzajem.

To właśnie ten czynnik – zdolność do interakcji z otoczeniem i innymi BristleBots w najprostszy sposób – prowadzi do samoorganizacji zachowań.

Pomysł, że interakcja między poruszającymi się obiektami a ich otoczeniem może prowadzić do inteligentnych zachowań, nie jest niczym nowym. Jednym z interesujących przykładów jest pozornie inteligentna plama oleju, która potrafi poruszać się po labiryncie .

Ta inteligencja jest jedynie iluzją. Sztuczka polega na tym, by uświadomić sobie, że rozwiązanie labiryntu jest zakodowane w jego strukturze. Umieszczając substancję chemiczną w środku labiryntu, tworzy się gradient chemiczny, po którym kropelka podąża za pomocą prostej reakcji chemicznej.

Ale ważne jest to, że ten mechanizm umożliwia blobowi wyodrębnienie rozwiązania ze swojego środowiska.

W tej chwili zachowanie BristleBot i środowisko, w którym są zamknięci, są stosunkowo proste. Jednak nietrudno sobie wyobrazić, że Bristlebots wykazują bardziej inteligentne zachowanie, współdziałając ze sobą w bardziej złożonych środowiskach.

Interesujące pytanie brzmi, czy istnieją jakieś reguły rządzące rodzajami pojawiających się zachowań zbiorowych; czy pojawiające się zachowania można zaprojektować w sposób odtwarzalny.

Na przykład, czy byłoby możliwe stworzenie środowiska, w którym BristleBots ostatecznie zbuduje strukturę przypominającą miasto z połączonymi tunelami i jaskiniami? Termity robią to, więc nie jest poza sferą możliwości, że rój Bristlebotów w odpowiednim środowisku może skończyć popychaniem piasku lub klocków Lego w sposób, który tworzy strukturę przypominającą kopczyk termitów.

Sednem tego wszystkiego jest fundamentalne pytanie o naturę samej inteligencji. My, ludzie, myślimy o sobie jako o inteligentnych istotach, ale ile z tego wynika z prostych interakcji ze środowiskiem, w którym się znajdujemy.

Wiadomość od termitów, kropelek ropy i BristleBots to prawdopodobnie znacznie więcej niż nam się wydaje.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1302.5952 : rój, wirowanie i zastój w sekwestrowanych robotach z włosia

ukryć