Revista internacional de inteligencia de enjambre y computación evolutiva

Abstracto

Los patrones espacio-temporales actúan como mecanismos computacionales que gobiernan el comportamiento emergente en enjambres robóticos

Terry Jack MDA, Khuman SA y Owa K

Nuestro objetivo es controlar un enjambre robótico sin eliminar su naturaleza de enjambre. En otras palabras, nuestro objetivo es controlar intrínsecamente el comportamiento emergente de un enjambre robótico. Los intentos anteriores de gobernar enjambres robóticos o su comportamiento emergente autocoordinado han demostrado ser ineficaces, en gran medida debido a la aleatoriedad inherente del enjambre (lo que dificulta su predicción) y su absoluta simplicidad (carecen de un líder, cualquier tipo de control centralizado, comunicación de largo alcance, conocimiento global, modelos internos complejos y solo operan con un par de reglas básicas y reactivas). El problema principal es que los fenómenos emergentes en sí mismos no se comprenden por completo, a pesar de estar a la vanguardia de la investigación actual. La investigación sobre autómatas celulares 1D y 2D ha descubierto una capa computacional oculta que cierra la brecha micromacro (es decir, cómo los comportamientos individuales a nivel micro influyen en los comportamientos globales a nivel macro). Nuestra hipótesis es que también hay mecanismos computacionales integrados en el corazón del comportamiento emergente de un enjambre robótico. Para probar esta teoría, procedimos a simular enjambres robóticos (representados como partículas y redes dinámicas) y luego diseñamos reglas locales para inducir varios tipos de comportamientos inteligentes emergentes (así como también diseñamos algoritmos genéticos para desarrollar enjambres robóticos con comportamientos emergentes). Finalmente, analizamos estos enjambres robóticos y confirmamos con éxito nuestra hipótesis; el análisis de sus desarrollos e interacciones a lo largo del tiempo reveló varias formas de patrones espaciotemporales integrados que almacenan, propagan y procesan información en paralelo a lo largo del enjambre de acuerdo con cierta lógica interna basada en colisiones (resolviendo el misterio de cómo los robots simples pueden autocoordinarse y permitir que surjan comportamientos globales a lo largo del enjambre).