Ştiţi reclama aceea cu şirul de furnici şi
cu tapirul care atentează la indivizii de la coada grupului? La semnul unui
lider, furnicile se asamblează rapid, prin intermediul picioruşelor, formând
din corpurile lor un ghem cu care îi astupă inamicului trompa. Autoasamblarea
este un fenomen des întâlnit în natură. Se regăseşte în formă anorganică în
cristale, în structurile moleculare, în stolurile de păsări perfect armonizate,
în coloniile de furnici. Se regăseşte şi la unele manifestaţii umane de un gust
discutabil. Recent, trei cercetători de la Harvard au reuşit să creeze un
sistem autoasamblant, deocamdată bidimensional, format dintr-o armată de roboţei.
Aceştia se deplasează încet, dar sigur, pe o suprafaţă plană, pentru a realiza
un ansamblu de o anumită formă. Cam ca pilitura de fier care pleacă pe urmele
magnetului, doar că aici nu este vorba de un magnet, şi nici de comunicarea
prin feromoni, cum se întâmplă în cazul furnicilor.
În trecut, cercetătorii reuşiseră să creeze
structuri autoasamblante din doar câteva zeci, maximum o sută de dispozitive.
Acum, Michael Rubenstein şi colaboratorii au creat o „echipă“ de nici mai mult,
nici mai puţin de 1.024 de roboţei. Aceştia se pot deplasa prin vibraţii pentru
a forma structura dorită de utilizator: în acest caz, sub formă de stea de
mare, de literă K şi de cheie franceză. Fiecare „kilobot“ măsoară trei
centimetri în diametru, cam cât o monedă, şi este urcat pe trei picioruşe fixe,
foarte subţiri. Din acest motiv, rezultatul final al 
asamblării lor pare că
levitează. Un roboţel mai este prevăzut cu un sistem de control care îi permite
să execute în mod autonom programe, cu două motoare ce produc vibraţii şi care
permit deplasarea în linie dreaptă sau întoarcerea, şi cu un sistem format
dintr-un emiţător şi un receptor de lumină infraroşie. Emiţătorul emite lumina
înspre pământ. Roboţii interacţionează între ei prin interpretarea fasciculelor
de lumină infraroşie care se reflectă de pe suprafaţa pe care sunt aşezaţi,
modalitate prin care află la ce distanţă se găsesc faţă de roboţii învecinaţi –
este şi motivul pentru care nu pot interacţiona cu kiloboţi aflaţi la o distanţă
mai mare de zece centimetri. Nu există o sincronizare între mişcările roboţilor,
ei se mişcă descentralizat şi nu sub coordonarea unui „creier“, cum pare să se
întâmple în stolurile de păsări. Mişcarea lor este zgomotoasă, imprecisă şi
lentă – au nevoie de 12 ore pentru a se aşeza sub forma programată. Dar este o
mişcare tenace, spun cercetătorii. Chiar dacă se mai produc şi „blocaje în
trafic“, prin aglomerarea de roboţei, acest comportament colectiv nu s-a oprit
înainte de obţinerea formei dorite şi aceasta este marea satisfacţie a cercetătorilor.
Mai mult, ei au reuşit să prevină ambuscadele întâlnite în cadrul
experimentelor anterioare.
La originea asamblării prin cooperare stă un
algoritm bazat pe mai multe performanţe. Dintre ele, cea mai importantă pare a
fi abilitatea care îi permite unui robot să detecteze marginile grupului de
roboţi vecini şi să măsoare distanţele care îl separă de aceştia. Toţi roboţii
sunt prevăzuţi cu acelaşi program, ce include algoritmul de autoasamblare,
precum şi imaginea şi dimensiunile imaginii finale. Cum se întâmplă totul? Iniţial,
roboţeii stau într-o grămadă neorganizată. Utilizatorul uman plasează în
apropierea lor patru roboţi-sursă sau roboţi-rădăcină. Aceştia sunt un fel de
lideri, dispozitive programate pentru a iniţia mişcarea graduală în rândul
roboţilor, doar că ei rămân nemişcaţi, în grupul lor de patru. Roboţeii „soldaţi“
de pe marginile structurii amorfe din vecinătate încep să se deplaseze spre ei,
astfel că grupul mare se dizolvă dinspre extremităţi spre interior. Toţi roboţeii
care ajung la exteriorul structurii nou formate devin repere pentru noii roboţei
care se deplasează în căutarea marginilor, prin interpretarea fasciculelor de
lumină infraroşie. În orice moment, un robot poate evalua dacă se plasează în
interiorul structurii dorite sau în afara ei, iar din momentul în care a intrat
în structură, există două opţiuni: fie ajunge până aproape de capătul celălalt
al structurii şi se opreşte înainte de a ieşi din ea, devenind robot staţionar,
fie detectează un alt robot staţionar (care poate fi şi robotul-sursă) şi rămâne
imobil. Totul, conform algoritmului informatic „if-then-else“. Procesul continuă, iar structura se construieşte
din straturi succesive.
Folosirea unor grupuri mari de roboţi,
precum acesta, generează o serie de greşeli şi un grad înalt de variabilitate.
De exemplu, un robot poate fi imobilizat din cauza defectării motorului sau
pentru că a fost împins de un alt robot. Cercetătorii au luat însă în calcul
toate aceste aspecte şi au îmbunătăţit algoritmii astfel încât roboţii să nu se
„blocheze“ niciodată: un robot imobilizat îşi poate restarta motorul sau, în
caz că nici acest lucru nu funcţionează, le poate semnala celorlaţi roboţi să
îl ocolească. Două experimente au vizat armata completă a celor 1.024 de roboţi,
iar alte 11 au folosit grupuri mai mici. În toate cazurile, desenele finale au
avut o mare acurateţe, chiar dacă imperfectă – de exemplu, forma a rezultat
uneori uşor rotită sau prezentând mici aglomerări de roboţi, asta şi pentru că
unii roboţi s-au mişcat mai lent. Însă
marea reuşită este că procesul de asamblare nu s-a blocat înainte de-a atinge
forma finală. Rubenstein şi colaboratorii speră ca realizările lor să motiveze
cercetările în domeniul algoritmilor care detectează defecţiunile robotice. De
asemenea, pasul următor ar fi crearea unor roboţi care să depăşească obstacole,
asamblându-se prin ataşarea unuia de corpul celuilalt. Exact cum fac furnicile
care formează poduri vii pentru transportarea membrilor muşuroiului.
