Robótica

Robôs-cupins dispensam projetos e engenheiros

Com informações da Science - 14/02/2014

Robôs-cupins constroem sem projetos e sem engenheiros
Robôs-cupins podem trabalhar incansavelmente para construir as estruturas sem um planejamento centralizado.[Imagem: Eliza Grinnell/Harvard]

Estigmergia

Imagine pedir a uma equipe de robôs para que eles construam uma casa para você sem precisar lhes dizer como fazê-lo.

Pelo menos essa segunda parte - construir sem um projeto inicial - já é uma realidade para a equipe de robôs construída por engenheiros da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.

Eles foram buscar inspiração nos cupins.

Ao contrário dos humanos, que necessitam de um projeto e de planejamento para construir algo complicado, os cupins constroem montes que têm centenas de vezes o seu tamanho sem uma estratégia inicial, sem coordenação central e com uma capacidade de comunicação entre indivíduos que é limitada.

Em vez de planejamento e controle, os cupins usam algo chamado estigmergia, um mecanismo de coordenação indireta que se baseia em dicas simples capturadas do ambiente e dos outros cupins.

Justin Werfel e seus colegas usaram a estigmergia para projetar algoritmos que refletem o comportamento dos cupins. A seguir, eles implementaram os algoritmos em um conjunto de robôs de construção.

Robôs-cupins constroem sem projetos e sem engenheiros
Os cupins robóticos trabalham com blocos especialmente projetados - as cruzes em cada bloco ajudam os pesquisadores a monitorar o trabalho. [Imagem: Justin Werfel et al./Science]

Seguir as regras

Cada robô precisar ter apenas a capacidade de detectar um bloco ou outro robô para fazer seu trabalho, que consiste em capturar um bloco, mover-se seguindo uma matriz, depositar o bloco no próximo espaço livre, e recomeçar.

Embora cada robô seja capaz de seguir apenas algumas regras simples - como colocar um bloco em um espaço vazio ou iniciar uma nova fileira quando um nível ficou pronto - o resultado global é um comportamento inteligente, capaz de construir estruturas definidas pelo usuário.

Assim, em vez das etapas de um projeto, é o número de regras que cada robô conhece que é importante - quanto mais complexa for a estrutura a ser construída, maior será o número de regras que precisarão ser inseridas na programação dos robôs.

Robôs-cupins constroem sem projetos e sem engenheiros
Os pesquisadores parecem ter planos grandiosos para seus cupins robóticos. [Imagem: Justin Werfel et al./Science]

Diques contra inundações

Segundo os pesquisadores, o conceito é interessante de um ponto de vista prático porque equipes de robôs com este tipo de controle independente e descentralizado são escalonáveis, ou seja podem ser adicionados tantos robôs quantos forem necessários para a execução de um projeto, sem ter que avisar ninguém - os novos robôs vão simplesmente se juntar ao time e começar a trabalhar.

O oposto também é verdadeiro, já que a perda de membros individuais não vai atrapalhar em nada o trabalho da equipe, tornando o sistema adequado para ambientes perigosos.

"A visão de longo prazo é que equipes de robôs como esta construam estruturas em grande escala para uso humano. Embora ainda tenhamos que percorrer um longo caminho para isso, uma aplicação de curto prazo poderia ser algo como a construção de pilhas de sacos de areia para proteção contra inundações," disse Werfel.

Bibliografia:

Designing Collective Behavior in a Termite-Inspired Robot Construction Team
Justin Werfel, Kirstin Petersen, Radhika Nagpal
Science
Vol.: 343 - PP. 754-758
DOI: 10.1126/science.1245842
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