2019-05-15 22:19:01
昆虫的行为 微型飞艇可能是解开军事蜂拥技术的关键

美国海军研究实验室的研究人员共同飞行了30架微型自主飞艇,以测试自治系统的蜂拥而至。飞艇在飞行中互相响应并响应不断变化的条件。

Don Sofge是NRL分布式自治系统小组的负责人,他的团队正致力于进一步研究自主超级群。他们的目标是今年飞行100多只受控微型飞艇。

佐治亚理工学院的研究人员创建了微型飞艇平台,并继续与Sofge集团合作提供设计升级。今年,他们正在升级电机,增加传感器和进行设计调整。

“这个过程是一个不变的设计和规模,”Sofge说。 “最好从一个简单的设计开始。你从一些有效的东西开始,然后进行渐进式的改变。设计面临挑战,缩放也存在挑战。所以我们正在重新设计,然后按比例放大产生100个闪点。我们是一步一步。“

群集科学

Sofge研究的目标之一是了解群体自治系统的潜在用途 - 防御性和攻击性。一些期望的紧急行为包括保护资产,提供区域覆盖,进行侦察任务,或者简单地从一个位置移动到另一个位置。

他将个体自治行动者比作殖民地的蚂蚁。蚂蚁的行为通常等同于社会的功能,但它们没有中央控制。研究人员非常关注在自治系统中复制个体行为的可能性。

“我们使用这些作为平台来展示群体行为,”Sofge说。 “行为被分别编入每个代理人。这个想法是每个代理人都在做出自己的决定,感知周围的世界,以便团队的行动产生一些理想的紧急行为。”

“为了让群体做一些有用的事情,你必须考虑如何对个人进行编程,”他说。 “在个体代理上运行什么行为或算法?在本质上,大多数殖民地或群体系统没有集中控制。每个人基本上都与其环境相互作用,但总的来说,他们能够做非常有趣和有用的事情。”

Sofge和他的团队计划设计这样的行为,以扩大紧急群集行为,涉及多达10,000个自治系统。

“如果你正在使用传统的集中控制架构,你必须应对单独与10,000个代理进行通信的挑战,”Sofge说。 “你不能假设每个人都知道其他人在哪里,因为他们只是根据他们的感受和做出的决定以及他们在当地采取的行动来进行本地互动。”

NRL研究团队还致力于建立无缝网络架构。他们正在利用现有的网络架构和协议来协同工作的大量对象。群中的每个对象都是动态的,其位置永远不会被修复。对象可以移入和移出网络,这使得覆盖网络架构非常困难。

群体中的自主物体必须应对军事环境中常见的挑战:通信。美国国防部在寒冷的北极地区和炎热的热带森林中经营着世界各地。尽管在恶劣的环境和潜在的敌人干扰下保持与代理商的沟通是Sofge和他的团队在开发蜂拥技术时必须牢记的事情。

模仿生活的自治历史

对NRL群集行为的研究始于20世纪90年代,它建立在物理模拟学的概念之上,物理模拟学是一种基于物理学的方法,模拟带电粒子相互作用的行为。后来,NRL开发的蜂群方法受到动物群的启发,如蜜蜂,蚂蚁和自然界中的鸟类。

“在物理模拟学中,你将物体定义为粒子类型,并创建力法则来描述这些粒子类型之间的作用,”Sofge说。 “通过适当选择你的粒子类型和强制法则,你可以让成群的代理人去做有趣的事情,比如移动形成和围绕物体流动。”

使用生物启发的概念,例如群体感应,细菌用于通过信号分子进行通信和协调的能力,Sofge的团队使用简单的基于代理的行为展示了复杂的群体决策。

NRL的研究人员为自治系统团队提供了先进的物理模拟和自然启发技术,并计划继续开发用于蜂群行为的新算法。 最近的研究结果具有先进的群体技术,并显示出在人机界面上取得进步的潜力。

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