Robótica de enxame: robôs unidos jamais serão vencidos

Com informações da Faperj - 22/05/2012

Os Kilobots representam uma plataforma barata e simples para o teste de comportamentos colaborativos e sincronizados em grandes enxames de robôs capazes de agir socialmente.
[Imagem: Michael Rubenstein]

Ação grupal

Inspirada nas características de insetos que vivem em grupos, como as abelhas e as formigas, a chamada "robótica de enxame" trabalha com robôs pequenos e simples, que agem em conjunto para realizar tarefas complexas.

Essas tarefas podem ser participar de um jogo de futebol de robôs, por exemplo. Mas, no futuro, também poderão consistir em coletar contaminantes químicos ou radioativos, partícula por partícula, depositando-os em local seguro.

A equipe da pesquisadora Nadia Nedjah, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), está aprimorando esta tecnologia.

Para explicar seu trabalho, ele recorre ao exemplo das formigas que, embora não tenham um cérebro muito desenvolvido, não sendo individualmente muito inteligentes, nem tenham uma boa visão, conseguem realizar trabalhos complexos, como encontrar e usar o menor caminho do ninho à comida ou a construção de pontes vivas.

"Para isso, as formigas interagem entre si e com o ambiente ao redor", explica Nadia.

Inteligência artificial coletiva

Essa "inteligência de enxame" - ou de bando, ou de colônia - emprega o mesmo princípio para descobrir soluções inovadoras para problemas do dia-a-dia: "Trouxemos esta adaptação para a inteligência artificial", diz a pesquisadora.

Assim, o grupo não está tão interessado no hardware, mas na inteligência coletiva que pode emergir da atuação conjunta dos robôs.

Para isso, o grupo, que conta também com pesquisadores da UFRJ e da UFRRJ, desenvolve cálculos matemáticos, ou algoritmos, para determinar a ação dos robôs, considerando o ambiente externo e a tarefa a ser executada.

Esses algoritmos servem para criar programas que, inseridos nos robôs, passam a determinar sua atuação.

Dotados com diferentes tipos de sensores, os robôs são capazes de avisar quando encontram o que procuram - partículas contaminadas, sobreviventes sob escombros etc. - e só param a busca quando alcançam seu objetivo - ou quando acaba sua bateria.

Os pesquisadores brasileiros querem dar inteligência também aos robôs voadores, como esse robô-abelha.
[Imagem: Harvard Microrobotics Lab]

Robôs em equipe

Uma das grandes vantagens da robótica de enxame é que não é necessário controle remoto nem nenhum tipo de comando centralizado: os programas criados controlam todas as ações do grupo de robôs, que trocam informações para minimizar o trabalho.

"Dependendo da situação, podemos fazer com que os robôs andem em fila, se locomovam como em um cardume de peixes, ou se dividam em grupos para atuar em tarefas diferentes, mas colaborando entre si e se harmonizando para uma única finalidade. Alguns algoritmos permitem que os robôs formem uma ponte, assim como as formigas fazem para atravessar um terreno acidentado, com buracos maiores do que elas", explica.

A pesquisadora ainda ressalta que a equipe está trabalhando para criar situações em que as máquinas redistribuam suas tarefas no caso em que um dos robôs venha a falhar no meio de uma missão.

Diversos testes já foram realizados em laboratório, todos eles bem-sucedidos. Entre eles, encontrar focos de contaminação radioativa em uma sala - simulados por pontos de luz - ou realizar seleção e separação de lixo.

No primeiro caso, os robôs foram programados para parar somente depois de encontrarem os focos luminosos; no segundo, os robôs foram munidos de sensores para identificar diferentes tipos de lixo, como o papelão, e programados para separá-los do resto.

Os enxames de robôs marinhos estão sendo projetados para fazer ciência ou para encontrar caixas-pretas de aviões que caiam no mar.
[Imagem: SIO]

Robôs voadores

A equipe está começando agora a criar algoritmos para um tipo diferente de máquina: os robôs voadores.

"Poderíamos aplicar essas máquinas para a supervisão de desmatamento em grandes áreas, como a Amazônia. Os robôs sobrevoariam um local específico e, ao avistar áreas desmatadas, avisariam uns aos outros até que a informação chegasse ao computador [central] que estivesse monitorando a tarefa", explica.

De acordo com a pesquisadora, outras possibilidades de aplicação da robótica de enxame incluem o mapeamento de locais de difícil acesso, a ajuda para detectar o transporte de substâncias proibidas em bagagens em aeroportos, e futuras explorações de outros planetas.

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"Vamos continuar trabalhando no desenvolvimento da inteligência de enxame até que possamos colocá-la em prática. Tudo isso vai ajudar muito nas situações mais difíceis de nosso cotidiano", finaliza.

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