Исследователи из Гарварда обнаружили, что добавление небольшой доли случайности в движения роботов может предотвратить затор и значительно повысить их эффективность.
Группа исследователей изучила проблему возникновения заторов при скоплении роботов на определенных пространствах, используя сочетание математического моделирования, компьютерного моделирования и реальных экспериментов.
Результаты показывают, что в условиях высокой плотности роботов введение контролируемого количества случайностей, называемых «шумом», в их движение может уменьшить заторы и значительно повысить эффективность.
Для проверки своих идей команда создала компьютерные симуляции, в которых большое количество агентов начинали работу со случайных позиций и получали случайные пункты назначения. Как только агент достигал своей цели, ему немедленно назначалась новая цель, имитируя непрерывное назначение задач в реальных условиях.
Каждый агент двигался к своей цели с контролируемым уровнем случайности. При отсутствии «шума» агенты двигались по идеально прямым линиям. При высоком уровне «шума» они блуждали хаотичными зигзагами. Хотя зигзагообразное движение может показаться неэффективным, оно позволяло агентам легче обходить друг друга.
Результаты моделирования выявили четкую закономерность. Когда агенты двигались по прямым траекториям, они быстро образовывали плотные пробки, где движение останавливалось. При слишком высокой степени случайности заторы исчезали, но эффективность снижалась, поскольку агенты слишком часто отклонялись от заданного пути. Наилучшие результаты были достигнуты в промежуточном варианте, «золотой середине», когда агенты ненадолго взаимодействовали, но все еще могли проскользнуть мимо друг друга и продолжить движение.
Исследователи полагают, что эти результаты указывают на будущее, в котором движение толпы, будь то люди, роботы, транспортные средства или их комбинация, можно будет прогнозировать и оптимизировать с помощью математических принципов.
«Понимание того, как активная материя, будь то рой муравьев, стадо животных или группа роботов, становится функциональной и выполняет задачи в условиях высокой плотности населения, используя принципы самоорганизации, имеет отношение ко многим вопросам поведенческой экологии», — отметил Л.Махадеван, руководитель исследования. DOI: 10.1073/pnas.2519032123
