미국 연구진들에 의하면, 아마도 어느 날 일시적인 홍수 예방이 흰개미에 영감을 얻은 자동 재건 그룹 로봇에 의해 시행될 수 있을 것이다. 하버드 대학교 엔지니어들은, 그들이 개발한 [TERMES] 로봇이 로봇을 모니터링하고 지시하는 중앙 제어센터나 감독시스템 없이 다공질 벽돌(foam bricks)로 탑, 성 그리고 피라미드를 포함한 구조물을 건설할 수 있음을 실증화해 보였다.

연구진들은 이 연구결과가, 중앙 제어 유닛이 전체 시스템의 붕괴를 가져올 수 있을 만큼 약한 지점 역할을 하는 다른 행성의 구조물이나 홍수를 막는 모래주머니 방호벽과 같은 위험한 상황이나 원격에서 자동으로 무엇을 건설할 수 있는 대형 로봇을 제작하는 길을 열 것이라고 말했다.

"우리가 흰개미에서 영감을 얻은 핵심적 요소는 첫째, 감독자 없이 집단으로 정말 복잡한 무엇인가를 할 수 있다는 것이며 둘째, 환경의 수정만으로도 모두가 앞으로 진행될 일이 무엇인가에 대한 명확한 토의 없이 무엇인가를 할 수 있다는 아이디어"라고 선임 연구원인 라디카 나그팔(Radhika Nagpal) 교수는 발표에서 말했다.

벽돌을 운반하고 전략적으로 위치를 정해 놓는 것처럼, 로봇은 자체적으로 중요한 경로를 막지 않고 건설 과정을 진전시키기 위해 다음에 진행될 건설 지점에 계단과 벽돌을 건설할 수 있다.

이러한 협력은 소위 스티그머지(stigmergy)라고 불리는 콘셉트로, 이것은 환경에 대해 서로 변화하고 그에 따라 행동할 때 일어나는 불명확한 통신을 의미한다. 이것은 몇 대의 로봇으로도 구조물이 건설될 수 있으며, 한 개별적 요소가 고장이 난 경우에도 해당 팀이 그것을 극복할 수 있음을 의미한다.

이것은 위계질서가 갖추어진 조직에서 훈련된 작업자에 의해 수행되는 대부분의 인간 프로젝트와는 비교된다고 사이언스(Science)지에 발표된 연구 논문의 선임 저자인 저스틴 베르펠(Justin Werfel)씨는 말했다.

"일반적으로, 시행 초기에 당신은 상세한 수행 계획과 청사진을 가지고 있으며, 선발대가 진행하고 난 이후에 직원들에게 지시를 하고 그다음에 그들이 하는 것을 감독하는 것이 대부분"이라고 베르펠(Werfel)씨는 발표에서 밝혔다. "흰개미의 세계에서, 여왕개미가 모든 개별적인 지시를 내리지는 않는다. 각각의 흰개미는 다른 개미들이 무엇을 하는지 또는 무더기의 현재 전체 상황은 무엇인지를 알지 못한다"고 베르펠은 덧붙였다.

로봇은 단순한 형태의 단 4개의 센서와 3개의 액추에이터만으로도 벽돌을 운반하고 구조물을 기어오르며 벽돌을 붙이는 등의 모든 필요한 일을 수행할 수 있다. "우리는 시스템을 가능한 작고 신뢰성 있게 만들기 위해 로봇과 벽돌을 동시에 디자인했다"라고 로봇 설계와 제작을 진두지휘한 크리스틴 피터슨(Kirstin Petersen)씨는 말했다.

"이것은 시스템을 더 강력하게 만드는데 도움이 될 뿐 아니라 온보드 프로세서에 필요한 컴퓨팅의 양을 매우 단순화시킬 수도 있다. 이 아이디어는 작은 규모의 실수의 수를 줄일 뿐 아니라 전체 시스템에 치명적이 될 수 있는 실수가 전파되기 이전에 그것을 검지하고 수정할 수도 있는 것"일고 크리스틴 피터슨은 덧붙였다.

 

 

 

 

 

Temporary flood defences could one day be laid by an autonomous construction crew of termite-inspired robots, according to researchers in the US.

Engineers from Harvard University have demonstrated that their TERMES robots can build structures including towers, castles, and pyramids out of foam bricks without the need for a central control or supervising system that monitors and directs the robots.

 

The researchers say this could pave the way for larger robots that can autonomously build things in remote or dangerous situations such as sandbag defences in advance of a flood or structures on another planet, where a central control unit acts as a single point of weakness that could bring the whole system down.

 

‘The key inspiration we took from termites is the idea that you can do something really complicated as a group, without a supervisor, and secondly that you can do it without everybody discussing explicitly what’s going on, but just by modifying the environment,’ said principal investigator Prof Radhika Nagpal in a statement.

 

As well carrying and strategically placing bricks, the robots can build themselves staircases to reach the next construction points and add bricks that advance construction without blocking important paths.

 

Their collaboration relies on a concept called “stigmergy”, the implicit communication that occurs as they observe each others’ changes to the environment and act accordingly. This means a structure can be built with any number of robots and the team can adapt if any individuals break down.

 

This contrasts with most human construction projects that are performed by trained workers in a hierarchical organization, said Justin Werfel, lead author on a paper on the research published in the journal Science.

 

 

‘Normally, at the beginning, you have a blueprint and a detailed plan of how to execute it, and the foreman goes out and directs his crew, supervising them as they do it,’ said Werfel in a statement.

 

‘In insect colonies, it’s not as if the queen is giving them all individual instructions. Each termite doesn’t know what the others are doing or what the current overall state of the mound is.’

 

The robots can perform all the necessary tasks—carrying blocks, climbing the structure, attaching the blocks, and so on—with only four simple types of sensors and three actuators.

 

‘We co-designed robots and bricks in an effort to make the system as minimalist and reliable as possible,’ said Kirstin Petersen, who spearheaded the design and construction of the robots.

 

‘Not only does this help to make the system more robust; it also greatly simplifies the amount of computing required of the onboard processor. The idea is not just to reduce the number of small-scale errors, but more so to detect and correct them before they propagate into errors that can be fatal to the entire system.’