Учёные из Гарвардского университета поставили интересный эксперимент, показывающий, что в основе сложного коллективного поведения могут лежать очень простые принципы, не требующие даже минимального интеллекта. Примитивные роботы, построенные ими, способны образовывать стаи без компьютерной программы или вмешательства человека.

По правде говоря, “робот” – это слишком громкое слово для устройства, которое сделали в Гарварде. У этих машин нет ни процессора, ни внешнего управления. Они состоят из вибрирующего моторчика от мобильного телефона и подвижной батарейки, заключённых в чечевицеобразный корпус. К нижней грани корпуса прикреплена щетина от зубной щётки: она заменяет роботу колёса.

Когда моторчик включается, устройство начинает двигаться вперёд на быстро сгибающихся и разгибающихся под действием вибрации щетинках. В зависимости от того, под каким углом закреплена щетина, робот либо движется по прямой линии, либо по спирали, одновременно перемещаясь вперёд и вращаясь вокруг своей оси.

bot-deconstruction

По отдельности такие роботы напоминают игрушечные машинки, умеющие разворачиваться при столкновении с препятствием. Они хаотично двигаются по поверхности, а при столкновении меняют своё направление (тому помогает форма корпуса). Кроме того, некоторое разнообразие вносит случайно перемещающийся вместе с батарейкой центр массы.

Интересное начинается, когда взять множество таких роботов и поместить в ограниченную по размерам ёмкость. Хаос быстро сменяется порядком: вращающиеся по спирали роботы быстро самоорганизуются в ровную стаю, слаженно двигающуюся вдоль края ёмкости. Прямолинейные роботы тоже собираются группой, но у них получается не столько стая, сколько пробка.

bots-restricted

swarm

Авторы исследования опубликовали подробности и результаты на Arxiv: “Swarming, swirling and stasis in sequestered bristle-bots“.