ترتفع مجموعة من 30 طائرة بدون طيار في نفس الوقت في الهواء ، وتتوهج الأجزاء السفلية من هيكل الشاسيه في 30 ظلال مختلفة - تبدو مثل الحلويات الفلورية المتناثرة عبر سماء رمادية غائمة. ثم يتم تجميدها معلقة في الهواء. بعد بضع ثوانٍ ، يبدأ الجميع في التحرك ، كواحد.
عندما يتحرك القطيع المشكل حديثًا ، تتغير بطون أعضائه المضيئة إلى لون واحد - أخضر. قرروا التوجه شرقا. تقترب الطائرات بدون طيار الأولى من الحاجز ، وتصبح فطائرها زرقاء مخضرة عند الاتجاه جنوبًا. قريبا ، يتغير لون آخر أعضاء الحزمة إلى نفس اللون.
هذا جميل ، ومثير للدهشة بطريقته الخاصة: هذه الطائرات بدون طيار نظمت بشكل مستقل قطيعًا متماسكًا ، وتطير بدون تصادم مع بعضها البعض ، - والأكثر غرابة - بدون أي وحدة تحكم مركزية.
هذا يميزها بشكل أساسي عن أسراب من الطائرات بدون طيار التي يمكنك رؤيتها في مكان ما عند افتتاح السوبر بول أو الأولمبياد. نعم ، يمكن لهذه الأساطيل من الطائرات الرباعية أن تعداد الآلاف من الوحدات ، ولكن حركة وموقع كل منها مبرمجة مسبقًا. وتتتبع كل من هذه الطائرات بدون طيار الـ 30 موقعها وسرعتها بشكل مستقل ، وفي نفس الوقت تشارك هذه المعلومات مع جميع أعضاء القطيع الآخرين. ليس لديهم زعيم. يقررون معًا إلى أين يذهبون - ويفعلون ذلك ، حرفيا ، على الطاير.
بهذا المعنى ، تبدو الطيور. أو النحل أو الجراد. أو على أي مخلوقات قادرة على التنظيم المستقل والرائع والغامض إلى حد ما في مجموعات متصلة - هذه هي
الخاصية الناشئة لأفعال الأفراد. قبل عدة سنوات ، تمكن الباحثون من تحقيق ذلك من 10 طائرات مسيرة. اليوم تضاعف هذا الرقم ثلاث مرات.
لكن القيام بذلك لم يكن أصعب ثلاث مرات فقط. إن الطائرات بدون طيار قادرة على إنشاء تشكيل بفضل نموذج التدفق الواقعي الموصوف في العدد الأخير من Science Robotics. يقول
جابور فاسارليي ، مدير مختبر الروبوتات ، قسم الفيزياء البيولوجية ، جامعة بودابست وأول مؤلف للدراسة: "لا يمكن للأرقام وحدها التعبير عن مدى تعقيدها". "يدرك الآباء الذين لديهم ثلاثة أطفال مدى صعوبة إدارتها أكثر من طفل واحد. وإذا كان لديك 20-30 طفلًا ، فإن التعقيد يزداد بأوامر من الحجم. أنا أعلم بالفعل أن لدي ثلاثة أبناء ".
طور فريق Vasarely نموذجًا يستند إلى آلاف المحاكاة التي استخدمت خوارزميات تطورية مع مئات الأجيال. قال اختصاصي الروبوتات SUNY Buffalo Karthik Dantu ، وهو خبير تنسيق متعدد الروبوتات لا يشارك في هذه الدراسة: "إنهم تمكنوا من تنظيم ذلك بطريقة لا مركزية أمر رائع حقًا". "كل روبوت يقوم بعمله الخاص ، ويظهر سلوك هائل".
في الأنظمة المنسقة ، تؤدي الزيادة في عدد المشاركين إلى زيادة احتمال حدوث أخطاء. عاصفة من الرياح يمكن أن تطيح بطائرة بدون طيار ، وسيتبعها الباقي. قد تحدد كوادكوبتر موقعها بشكل غير صحيح ، أو تفقد الاتصال مع جيرانها. تتالي مثل هذه الأخطاء عبر النظام ؛ يمكن أن يتسبب مسار الطيران في تفاقم تأخير طفيف - مثل ازدحام المرور ، بدءًا من سيارة فرامل واحدة. خلل بسيط يمكن أن يخلق الفوضى بسرعة.
لكن فريق فاساريلي صنع نموذجًا يتدفقون يمكنه التنبؤ بأكبر عدد ممكن من الأخطاء. لذلك ، يمكن أن تحلق طائراتها بدون طيار ليس فقط في المحاكاة ، ولكن أيضًا في العالم الحقيقي. يقول طوني نيغارد ، اختصاصي الروبوتات ، ليس له علاقة بالبحث: "هذا مثير للإعجاب للغاية". نيغارد هو باحث في مشروع التنبؤ الهندسي مع مشروع الإدراك المتجسد من جامعة أوسلو ويعمل على تضييق الفجوة بين محاكاة روبوت المشي ومصطنعة حقيقية بأربع أرجل. ويقول: "إن المحاكاة رائعة بالطبع لأنها تجعل من السهل تبسيط ظروف عمل الروبوتات ويمكنك عزل المشاكل والتحقيق فيها". لكن المشكلة هي أنه يمكن للباحثين الانزلاق بسرعة إلى التبسيط المفرط ، والقضاء على ميزات العالم الحقيقي من عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، وهذا قد يعتمد على ما إذا كان نموذجهم ناجحًا أم لا.
بدلاً من إزالة التعقيدات من نموذجهم المتدفق ، يضيفها Vasarely والفريق. عندما يمكن أن تفرض نماذج أخرى قيودًا أو ثلاث قيود على تشغيل الطائرات بدون طيار ، فإنها تفرض 11. معًا ، تحدد معًا ، على سبيل المثال ، مدى سرعة اصطفاف الطائرة بدون طيار مع الأعضاء الآخرين في الأسطول ، والمدى الذي يجب أن تحافظ عليه مع جيرانها ، ومدى النشاط يجب أن يحاول دعمه.
للعثور على أفضل القيم لجميع المعلمات الـ 11 ، استخدم فاساريلي وفريقه استراتيجية تطورية. قاموا بإنشاء إصدارات عشوائية من النموذج مع 11 معلمة على الكمبيوتر العملاق ، وشاهدوا كيف ستتصرف 100 قطيع من الطائرات بدون طيار مع كل خيار. ثم قاموا باختيار نماذج أكثر القطعان نجاحًا ، وضبطوا المعلمات ، وبدأوا المحاكاة مرة أخرى.
في بعض الأحيان كانت مجموعة المعلمات الواعدة محيرة. أخذوا بضع خطوات إلى الوراء ، وربما الجمع بين خصائص مجموعتين مختلفتين من القواعد الواعدة ، وأجروا مرة أخرى عمليات محاكاة. بعد عدة سنوات من العمل و 150 جيلًا و 15000 محاكاة ، توصلوا إلى مجموعة من المعلمات ، والتي كانوا متأكدين من أنها يجب أن تعمل مع طائرات بدون طيار حقيقية.
وبينما تقوم هذه الطائرات بدون طيار بعمل ممتاز ؛ لم تؤد اختبارات نموذجهم في العالم الحقيقي إلى اصطدام واحد بعد. لم يتم تنفيذ الرحلات ببراعة فحسب ، ولكن أيضًا بألوان مختلفة - يشير لون هيكل الطائرة إلى اتجاه حركتها. في البداية ، تم ذلك للعروض الخفيفة التي تنطوي على طائرات بدون طيار ، ولكن في اللحظة الأخيرة ، قرر الباحثون إضافة مثل هذه الفرصة لاختبار الأجهزة. يقول Vazarely أن هذا سهّل إلى حد كبير مهمة تصور حالة الطائرة بدون طيار ، وأصبح من السهل عليهم أيضًا ملاحظة الأخطاء وتصحيحها في النظام.
وهي أيضًا جميلة جدًا - التصور roboluminescent لتنسيق النظام المعقد.