Pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA pilotaram uma frota de 30 dirigíveis autônomos em miniatura em uníssono para testar o comportamento de enxame de sistemas autônomos. Os dirigíveis responderam uns aos outros durante o vôo e responderam às mudanças nas condições.

Don Sofge, líder para o grupo de sistemas autônomos distribuídos em NRL, e sua equipe estão trabalhando para aprofundar a pesquisa para super-enxames autônomos. Seu objetivo é voar mais de 100 dirigíveis em miniatura controlados este ano.

Os pesquisadores da Georgia Tech criaram a plataforma do dirigível em miniatura e continuam a fornecer atualizações de design em colaboração com o grupo de Sofge. Este ano, eles estão atualizando os motores, adicionar sensores e fazer ajustes de design.

"O processo é uma troca constante de design e escala, "Sofge disse." É melhor começar com um design simples. Você começa com algo que funciona e, em seguida, faz alterações incrementais. Existem desafios com design e desafios com dimensionamento. Portanto, estamos redesenhando e, em seguida, aumentando a escala para produzir os 100 dirigíveis. Estamos dando um passo de cada vez. "

A ciência da enxameação

Um dos objetivos da pesquisa de Sofge é entender os usos potenciais de enxames de sistemas autônomos - tanto defensivos quanto ofensivos. Alguns comportamentos emergentes desejados incluem a proteção de um ativo, fornecendo cobertura de área, realizando missões de reconhecimento, ou simplesmente movendo-se em formação de um local para outro.

Ele compara agentes autônomos individuais a formigas em uma colônia. As formigas realizam ações frequentemente equiparadas às funções de uma sociedade, mas eles não têm um controle central. A possibilidade de replicar comportamentos individuais em sistemas autônomos é de grande interesse para pesquisadores.

"Estamos usando isso como plataformas para demonstrar o comportamento do enxame, "Sofge disse." Os comportamentos são programados em cada agente individualmente. A ideia é que cada agente tome suas próprias decisões, sentindo o mundo ao seu redor para que a ação do grupo resulte em algum comportamento emergente desejável. "

"A fim de fazer com que o enxame faça algo útil, você tem que pensar sobre como programar o indivíduo, "disse ele." Que comportamentos ou algoritmos estão em execução no agente individual? Na natureza, a maioria dos sistemas de colônia ou enxame não tem controle centralizado. Cada indivíduo está basicamente interagindo com seu ambiente, mas coletivamente são capazes de fazer coisas muito interessantes e úteis. "

Sofge e sua equipe planejam projetar tais comportamentos para aumentar o comportamento de enxameação emergente para envolver até 10, 000 sistemas autônomos.

"Se você está trabalhando com uma arquitetura de controle centralizado tradicional, você tem que lidar com os desafios de se comunicar com 10, 000 agentes individualmente, "Sofge disse." Você não pode presumir que todo mundo sabe onde todo mundo está porque eles estão apenas interagindo localmente com base no que sentem e nas decisões que estão tomando e nas ações que estão realizando localmente. "

A equipe de pesquisa do NRL também está trabalhando para estabelecer uma arquitetura de rede contínua. Eles estão aproveitando as arquiteturas e protocolos de rede existentes para um grande número de objetos trabalhando juntos. Cada objeto em um enxame é dinâmico e sua localização nunca é fixa. O objeto pode entrar e sair da rede, o que torna a sobreposição de uma arquitetura de rede extremamente difícil.

Objetos autônomos em um enxame precisam lidar com um desafio comum em ambientes militares:a comunicação. O Departamento de Defesa dos EUA opera em todo o mundo, desde o frio Ártico até as quentes florestas tropicais. Manter a comunicação com um agente apesar dos ambientes inóspitos e da potencial interferência do inimigo é algo que Sofge e sua equipe devem manter em mente enquanto desenvolvem a tecnologia de enxameação.

A História da Autonomia Imitando a Vida

O estudo do comportamento de enxameação no NRL começou na década de 1990 e foi fundado no conceito de fisicomimética, uma abordagem baseada na física que modela o comportamento de partículas carregadas interagindo umas com as outras. Mais tarde, abordagens de enxameação desenvolvidas em NRL foram inspiradas na biologia por enxames de animais, como as abelhas, formigas e pássaros na natureza.

“Em fisicomimética, você define objetos como tipos de partículas e cria leis de força para descrever a ação entre esses tipos de partículas, "Sofge disse." Ao escolher o tipo de partícula e as leis de força de forma adequada, você pode fazer com que enxames de agentes façam coisas interessantes, como mover-se na formação e fluir em torno dos objetos. "

Usando conceitos bioinspirados, como quorum sensing, uma capacidade que as bactérias usam para se comunicar e coordenar por meio de moléculas de sinalização, A equipe de Sofge demonstrou uma complexa tomada de decisão em grupo usando comportamentos simples baseados em agentes.

Os pesquisadores do NRL têm técnicas avançadas de fisicomimética e inspiradas na natureza para equipes de sistemas autônomos e planejam continuar a desenvolver novos algoritmos para comportamentos de enxame. As descobertas mais recentes têm tecnologia avançada de enxame e mostram potencial para fazer avanços nas interfaces homem-máquina.