Enxames de robôs: Grupos com robôs de coordenação autônoma

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  Previsão Quantumrun
• 14 de abril de 2023

Resumo do insight

Os princípios de funcionamento dos enxames na natureza inspiram os cientistas a criar sistemas robóticos semelhantes. Esses enxames robóticos são projetados para executar tarefas, como navegação, pesquisa e exploração, de forma eficiente e coordenada. Esses sistemas robóticos estão se expandindo em vários campos, como agricultura, logística, busca e salvamento e monitoramento ambiental. 

Contexto de enxames de robôs

O comportamento de enxame comum na natureza permite que as menores criaturas, como os cupins, construam montes de até nove metros de altura. Ganhando inspiração, os cientistas têm trabalhado em robôs de enxame: robôs simples e autônomos que trabalham em direção a um objetivo central por meio de cooperação e coordenação sem a necessidade de gerenciamento central. 

O projeto dos membros do enxame é simples, tornando sua construção economicamente viável. 
Os sistemas robóticos de enxame eficazes precisam exibir flexibilidade em suas tarefas e nas funções atribuídas aos membros. O número de robôs presentes não é fixo e não deve impactar o desempenho do sistema, mesmo que ocorram perdas durante as operações. O projeto deve ser capaz de operar apesar das perturbações ambientais ou falhas sistêmicas. Os sistemas de enxame de robôs podem exibir autonomia, capacidades de auto-organização (sem dúvida a característica mais crucial) e também habilidades de comunicação indireta. 

Robôs singulares teriam que ser muito complexos e caros para demonstrar a gama de características que os sistemas robóticos de enxame possuem. Eles também não permitem redundância, enquanto os robôs de enxame podem se adaptar às perdas de robôs individuais. Todas essas propriedades dão aos sistemas robóticos de enxame uma vantagem sobre as máquinas convencionais, abrindo aplicações em indústrias, serviços de segurança e até mesmo na medicina.    

No entanto, também existem limitações para enxames de robôs. A natureza descentralizada dos sistemas robóticos de enxame pode torná-los menos ideais para certas aplicações. Devido à sua autonomia, os robôs podem reagir às mudanças em seu entorno de forma individual e espontânea, o que pode levar a inconsistências de comportamento dentro do grupo. Para muitas aplicações da vida real, a natureza descentralizada dos robôs de enxame pode dificultar o alcance do nível de controle e precisão necessários.

Impacto disruptivo 

Os robôs de enxame serão cada vez mais empregados em fábricas e armazéns para realizar tarefas repetitivas. Por exemplo, a startup chinesa Geek+ desenvolveu robôs móveis autônomos (AMRs), que podem navegar em um depósito em Hong Kong usando códigos QR no chão como orientação. Esses robôs também usam inteligência artificial para tomar decisões sobre a direção e rota para chegar ao seu destino. A Geek+ afirma ter implementado mais de 15,000 robôs em armazéns em 30 países, incluindo os de empresas como Nike e Decathlon.

Mais pesquisas sobre a robótica de enxames melhorarão os algoritmos, aumentando seu uso em outros setores (como o militar) que envolvem tarefas potencialmente perigosas para os humanos, como detectar e desarmar bombas. Os robôs podem ser utilizados para pesquisar regiões perigosas em busca de itens específicos, como produtos químicos e toxinas ou sobreviventes após um desastre natural. Eles também podem ser usados ​​para transportar materiais perigosos e realizar operações de mineração sem intervenção humana. O desenvolvimento de enxames de nanorobôs para entrega de medicamentos e medicina de tratamentos de precisão provavelmente também terá maior interesse e investimento. Finalmente, enxames de robôs podem ser utilizados no setor agrícola para transformar a agricultura e reduzir a carga de trabalho dos agricultores, automatizando a colheita e o plantio.

Implicações de enxames de robôs

Implicações mais amplas dos enxames de robôs podem incluir:

• Uma menor demanda por mão de obra não qualificada para realizar tarefas repetitivas em armazéns, fábricas e fazendas.
• Melhor segurança do trabalhador, pois tais sistemas eliminam a necessidade de os trabalhadores realizarem tarefas perigosas.
• Enxames de nanorobóticos sendo injetados em pacientes para procedimentos médicos e podem até mesmo substituir certas cirurgias (década de 2050).
• A adoção generalizada de enxames de robôs leva a economia de custos para setores como agricultura e logística.
• Robôs Swarm sendo implantados na produção e manutenção de energia renovável, como limpeza de painéis solares.
• Enxames de robôs podem ser usados ​​para explorar e mapear outros planetas, luas e asteróides, ou para realizar tarefas espaciais que seriam muito perigosas ou difíceis para exploradores humanos.
• Monitoramento, remediação e conservação ambiental aprimorados, incluindo monitoramento de poluição, detecção de derramamentos de óleo ou mapeamento de recursos terrestres e hídricos.
• Esses dispositivos são usados ​​para vigilância e reconhecimento, como controle e segurança de fronteiras, mas também para espionagem e ataques cibernéticos.
• Melhor agricultura de precisão, incluindo monitoramento de colheitas e controle de pragas e ervas daninhas, o que pode levar ao aumento da produtividade das colheitas e redução do uso de pesticidas.

Questões a considerar

• Em que outras áreas você espera que enxames de robôs sejam empregados?
• Quais considerações éticas devem ser consideradas ao desenvolver e usar robôs de enxame?