Робот в муравейнике

11.04.2013

Труд французских ученых показывает, что для выполнения разнообразных задач и организации таких сложных систем, как муравейник, достаточно простейшего программного и аппаратного обеспечения. Ученые из французского научного центра CNRS создали компьютерный алгоритм, который позволяет роботам имитировать поведение колонии муравьев. Работа французских ученых показывает, что для выполнения разнообразных задач и организации таких сложных систем, как муравейник, достаточно простейшего программного и аппаратного обеспечения.

Взаимодействие между отдельными индивидами и отдельными объектами играет важнейшую роль в формировании самоорганизующегося коллективного поведения. Последние исследования показали, что муравьи движутся по запутанным тропинкам и коридорам внутри и снаружи муравейника, ориентируясь по четырем различным разным тип информации.

Некоторые виды муравьев способны видеть и ориентируются по Солнцу или ориентирам на своем пути. Другие муравьи и вовсе используют своеобразную инерциальную навигационную систему: суммируют векторы движения, измеряя количество шагов и поворотов тела. Также муравьи могут использовать социальную информацию, например, по наличию груженых едой фуражиров определять направление к пище или находить тропинку по определенным следам (кусочки листьев, семян и т.п.).

Последний тип информации, четвертый, наиболее интересен и заключается в самой структуре муравьиных троп. У некоторых видов муравьев транспортные сети имеют строго определенный рисунок: средний угол между тропинками, выходящими из центра муравейника, симметричен и лежит в диапазоне 50-100 градусов в зависимости от вида муравьев. Таким образом, когда муравей движется к выходу из муравейника, он сталкивается с симметричной бифуркацией (разделением) тропинок и коридоров. На обратном пути муравей видит обратную же картину: асимметричную бифуркацию. Чтобы найти кратчайший маршрут, муравей просто выбирает нужный угол поворота и всегда следует в нужном направлении.

Этот нехитрый природный механизм имеет огромный практический потенциал для робототехники и транспортных сетей. Для того чтобы продемонстрировать насколько эффективен элементарный природный алгоритм муравьиной навигации, ученые изготовили макет ходов муравейника из картона. В ходы шириной 9 см запустили простейших роботов, которые работали в соответствии с муравьиной логикой. Роботы с габаритами 22х21х20 мм были оснащены 4 инфракрасными датчиками для обнаружения препятствий. Также имелся фотодиод для измерения градиентов света (выполняющего роль феромона) и Ni-MH аккумулятор с запасом энергии на работу в течение 3,5 часов. "Мозгом" робота был простой микроконтроллер PIC16LF877 с 8 Кбайт EPROM памяти, и 368 байтами оперативной памяти.

В результате роботы уверенно ориентировались в лабиринте, используя все типы поведения насекомых, включая поисковое (блуждание в поисках правильного маршрута) и уклонение (объезд препятствия по другому маршруту). Исследование французских ученых не только дает новые знания о поведении колоний насекомых, но и позволяет использовать эффективные природные алгоритмы в существующих техногенных транспортных сетях.

<< Назад: Астронавтов отправят на пойманные астероиды 11.04.2013

>> Вперед: Трехмерная сканирующая система 10.04.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Рыбы эволюционируют от рыболовов 11.08.2019 Рыболовы любят рыбу покрупнее - это касается и тех, кто стоит с удочками на какой-нибудь небольшой речке, и тех, кто ходит с сетями на рыболовецких судах. Рыба же, как и любые живые организмы, старается приспособиться к тому, что ее ловят - и в результате в популяциях становится все больше рыбьей мелочи. Или, иными словами, все больше появляется особей, которые растут медленно, но созревают при этом быстро - такие успешно ускользают из рыболовецких сетей, чтобы оставить потомство. Ученым удалось показать, что у таких изменений есть генетическая основа. Исследователи из Корнельского университета и других научных центров США поставили эксперимент с атлантической менидией - небольшой рыбкой не более 15 см в длину. Шесть популяций менидии жили в лабораторных аквариумах, из которых периодически вылавливали часть жильцов: из двух популяций выбирали самых крупных, из двух других - самых мелких, наконец, в последних двух никаких предпочтений не было - из них вылавливали случайным образом разнокалиберных особей. Разница в размерах между рыбами из разных популяций проявилась спустя всего четыре поколения, причем в некоторых случаях рыбы отличались друг от друга в два раза. Исследователи проанализировали ДНК почти у 900 рыб, и нашли соответствующие изменения в генах, от которых зависела скорость роста: у мелких рыб чаще появлялись те генетические варианты, которые заставляли особь расти медленнее. В рыбьей ДНК часто попадались большие группы генов, которые менялись согласованно: у нескольких сотен генов были варианты, у которых одновременно повышалась частота, то есть их можно было чаще встретить всех вместе у мелких особей нового поколения. С другой стороны, подобные кластеры генов встречались не у всех измельчавших рыб, то есть в популяции имели место разные генетические стратегии, позволявшие приспособиться к отлову.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025