Robotzwermen: Groepen met autonoom coördinerende robots

• Auteur:
• auteursnaam

  Quantumrun-prognose
• 14 april 2023

Samenvatting inzicht

De werkingsprincipes van zwermen in de natuur inspireren wetenschappers om vergelijkbare robotsystemen te creëren. Deze robotzwermen zijn ontworpen om taken, zoals navigatie, zoeken en verkennen, efficiënt en gecoördineerd uit te voeren. Deze robotsystemen breiden zich uit op verschillende gebieden, zoals landbouw, logistiek, zoek- en reddingsacties en milieumonitoring. 

Robot zwermt context

Door het zwermgedrag dat in de natuur voorkomt, kunnen de kleinste wezens, zoals termieten, terpen van wel negen meter hoog bouwen. Inspiratie opdoend werken wetenschappers aan zwermrobots: eenvoudige, autonome robots die door samenwerking en coördinatie zonder centrale aansturing naar een centraal doel toewerken. 

Het ontwerp van zwermleden is eenvoudig, waardoor hun constructie economisch haalbaar is. 
Effectieve zwermrobotsystemen moeten flexibel zijn in hun taken en de rollen die aan leden zijn toegewezen. Het aantal aanwezige robots staat niet vast en zou geen invloed moeten hebben op de prestaties van het systeem, zelfs niet als er verliezen optreden tijdens operaties. Het ontwerp moet kunnen werken ondanks omgevingsstoringen of systeemfouten. Robotzwermsystemen kunnen autonomie, zelforganiserende vermogens (misschien wel het meest cruciale kenmerk) en ook indirecte communicatieve vaardigheden vertonen. 

Enkelvoudige robots zouden erg complex en duur moeten zijn om de reeks kenmerken te demonstreren die robotsystemen voor zwermen bezitten. Ze staan ​​ook geen redundantie toe, terwijl zwermrobots zich kunnen aanpassen aan verliezen van individuele robots. Al dergelijke eigenschappen geven robotsystemen van zwermen een voorsprong op conventionele machines, wat toepassingen opent in industrieën, veiligheidsdiensten en zelfs de geneeskunde.    

Er zijn echter ook beperkingen aan zwermrobots. De gedecentraliseerde aard van zwermrobotsystemen kan ze voor bepaalde toepassingen minder optimaal maken. Door hun autonomie kunnen robots individueel en spontaan reageren op veranderingen in hun omgeving, wat kan leiden tot inconsistenties in gedrag binnen de groep. Voor veel real-life toepassingen kan de gedecentraliseerde aard van zwermrobots het een uitdaging maken om het vereiste niveau van controle en precisie te bereiken.

Disruptieve impact 

In fabrieken en magazijnen zullen steeds vaker zwermrobots worden ingezet om repeterende taken uit te voeren. Zo ontwikkelde de Chinese startup Geek+ Autonomous Mobile Robots (AMR's), die door een magazijn in Hong Kong kunnen navigeren met behulp van QR-codes op de vloer als leidraad. Deze robots gebruiken ook kunstmatige intelligentie om beslissingen te nemen over de richting en route om hun bestemming te bereiken. Geek+ beweert meer dan 15,000 robots te hebben geïmplementeerd in magazijnen in 30 landen, waaronder die van bedrijven als Nike en Decathlon.

Meer onderzoek naar zwermrobotica zal algoritmen verbeteren, waardoor ze meer worden gebruikt in andere sectoren (zoals het leger) die taken omvatten die mogelijk gevaarlijk zijn voor mensen, zoals het detecteren en onschadelijk maken van bommen. Robots kunnen worden gebruikt om gevaarlijke gebieden te onderzoeken op zoek naar specifieke items zoals chemicaliën en gifstoffen of overlevenden na een natuurramp. Ze kunnen ook worden gebruikt om gevaarlijke stoffen te vervoeren en mijnbouwactiviteiten uit te voeren zonder menselijke tussenkomst. De ontwikkeling van zwermen nanorobots voor medicijnafgifte en precisiebehandelingen zal waarschijnlijk ook leiden tot meer belangstelling en investeringen. Ten slotte kunnen robotzwermen worden gebruikt in de landbouwsector om de landbouw te transformeren en de werkdruk voor boeren te verminderen door het oogsten en planten te automatiseren.

Implicaties van robotzwermen

Bredere implicaties van robotzwermen kunnen zijn:

• Een verminderde vraag naar ongeschoolde arbeid om repetitieve taken uit te voeren in magazijnen, fabrieken en boerderijen.
• Betere veiligheid van werknemers, aangezien dergelijke systemen de noodzaak voor werknemers elimineren om gevaarlijke taken uit te voeren.
• Zwermen nanorobots die bij patiënten worden geïnjecteerd voor medische procedures, en ze kunnen zelfs bepaalde operaties helemaal vervangen (jaren 2050).
• De wijdverbreide acceptatie van robotzwermen leidt tot kostenbesparingen voor sectoren zoals landbouw en logistiek.
• Zwermrobots die worden ingezet bij de productie en het onderhoud van duurzame energie, zoals het schoonmaken van zonnepanelen.
• Robotzwermen kunnen worden gebruikt om andere planeten, manen en asteroïden te verkennen en in kaart te brengen, of om ruimtetaken uit te voeren die te gevaarlijk of te moeilijk zijn voor menselijke ontdekkingsreizigers.
• Verbeterde milieumonitoring, -sanering en -behoud, inclusief monitoring van vervuiling, het detecteren van olielozingen of het in kaart brengen van land- en waterbronnen.
• Deze apparaten worden gebruikt voor bewaking en verkenning, zoals grensbewaking en beveiliging, maar ook voor spionage en cyberaanvallen.
• Betere precisielandbouw, inclusief het monitoren van gewassen en het beheersen van ongedierte en onkruid, wat zou kunnen leiden tot hogere gewasopbrengsten en minder gebruik van pesticiden.

Vragen om te overwegen

• In welke andere gebieden verwacht u dat robotzwermen worden ingezet?
• Welke ethische overwegingen moeten worden overwogen bij het ontwikkelen en gebruiken van zwermrobots?