Команда раскрывает всю мощь динамически перестраиваемых роботизированных систем роя
Наш мир полон безнадежно сложных систем для транспорта, финансов, биологической жизни и других. Эти так называемые сложные системы, природные или искусственные, представляют собой системы, которые сложно прогнозировать из-за возникающей коллективной динамики, на которую влияют внешние факторы окружающей среды.
Сложность этих систем коренится в сложных взаимозависимостях между этими составляющими элементами и взаимодействиями с внешним миром. Понимание распространения экзогенных возмущений имеет решающее значение для сложных систем . Например, подумайте о локальном отключении на одном конце энергосистемы и о том, как это может привести к огромному каскадному отказу, который привел к снежному снегу в крупномасштабном отключении электроэнергии, таком как отключение электроэнергии на северо-востоке США в 2003 году. Или как метель в нью-йоркском мегаполисе вызывает лавину задержек авиакомпаний в Сан-Франциско, Лос-Анджелесе и на всем западном побережье. Или причуды, представленные знаменитостями, которые иногда становятся вирусными, распространяются и усиливаются посредством твитов / ретвитов, обмена и лайков.
Для децентрализованных сетевых систем, работающих в динамических средах, способность реагировать на изменяющиеся обстоятельства имеет первостепенное значение. Это может быть вопросом жизни и смерти для птиц, стекающихся и маневрирующих, чтобы избежать нападения хищника. Это также может быть вопросом оптимальной эффективности для систем с несколькими роботами, которые работают совместно и подвержены изменяющимся условиям. Поэтому очень важно исследовать и понять влияние топологии сети на коллективный отклик системы.
Эксперимент по измерению коллективного отклика при консенсусе направления лидера и последователя роя из N + 1 = 11 наземных роботов с низкочастотным входным сигналом. Кредит: SUTD
Имея это в виду, Буффане и его команда из Сингапурского университета технологий и дизайна (SUTD) рассмотрели архетипическую модель распределенного принятия решений. Цель состояла в том, чтобы изучить коллективный потенциал системы в ответ на местные внешние возмущения. Их теоретические результаты сетевой науки были подтверждены экспериментами по коллективному поведению роя наземных роботов. Они выявили нетривиальную связь между динамикой возмущения и оптимальной топологией сети. Возникающая коллективная реакция роя на медленно меняющееся возмущение возрастает с увеличением степени взаимодействия сети, но для ответа на быстро меняющуюся справедливо обратное. Их исследование выявило существование определенного количества взаимодействий между единицами, необходимых для получения оптимального коллективного ответа.
Эксперимент по измерению коллективного отклика при консенсусе направления лидера и последователя роя из N + 1 = 11 наземных роботов с высокочастотным входным сигналом. Кредит: SUTD
Основной исследователь, доцент SUTD Роланд Буффанайс, сказал: «Учитывая взрыв в развитии распределенных / децентрализованных систем, это исследование показывает, что динамическая перемонтаж сети взаимодействия имеет важное значение для эффективной коллективной работы этих сложных инженерных систем на различных шкалы времени. »
