Ученые нашли способ избежать пробок в роях роботов

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) выяснили, как предотвратить заторы и повысить эффективность при работе большого количества роботов в ограниченном пространстве. Решение оказалось неожиданно простым.

Команда под руководством профессора Л. Махадевана и аспирантки Люси Лю обнаружила, что добавление контролируемой дозы случайности («шума») в алгоритмы движения роботов позволяет избежать образования пробок и поддерживать стабильный поток. Без «шума» роботы, двигаясь по прямым траекториям, быстро создают плотные скопления и блокируют друг друга. Слишком высокий уровень случайности делает движение неэффективным из-за блужданий. Однако существует «золотая середина», при которой роботы могут временно сталкиваться, но затем успешно расходиться.

«Это может показаться нелогичным, потому что как случайность может упростить работу? Но в данном случае, когда у вас много случайности, становится возможным брать средние значения — средние расстояния, среднее время, среднее поведение. Это значительно упрощает прогнозирование», — пояснила Люси Лю.

Ученые подтвердили свою теорию с помощью компьютерного моделирования и реальных экспериментов с колесными роботами в лаборатории. Математические модели, разработанные в ходе исследования, позволяют рассчитать идеальное сочетание плотности группы и уровня случайности для максимальной производительности.

Полученные результаты применимы не только в робототехнике, но и для оптимизации транспортных потоков, управления толпой и организации работы на производственных площадках. Исследование демонстрирует, что сложная координация не всегда требует продвинутого искусственного интеллекта или централизованного управления — простых локальных правил может быть достаточно.