Sciami di robot che usano la cognizione collettiva per svolgere i loro compiti

Lo sciame del progetto COCORO non solo assomiglia a un banco di pesci, ma si comporta anche come tale. Il progetto ha sviluppato robot autonomi che interagiscono gli uni con gli altri e si scambiano informazioni, risultando in un sistema cognitivo che ha consapevolezza del proprio ambiente.

Secondo il dott. Thomas Schmickl, coordinatore del progetto e professore associato del dipartimento di zoologia dell’Università di Graz, in Austria, ciò che distingue COCORO da altri progetti simili è che i ricercatori hanno creato sciami di robot capaci di avere una cognizione collettiva. Funzionano come un sistema collettivo di agenti autonomi in grado di imparare da esperienze passate e dal loro ambiente.

La cognizione degli sciami di robot in azione

In uno degli esperimenti, venti robot Jeff galleggiavano in un serbatoio d’acqua. Quando venivano a contatto tra loro, prendevano gradualmente coscienza delle dimensioni del loro sciame. Questa “consapevolezza delle dimensioni dello sciame” è resa possibile trasmettendo informazioni di stato per mezzo di LED.

In un’altra situazione, la missione dei robot era trovare detriti provenienti da un aereo affondato. Robot Lily cercavano appena sotto la superficie, mentre i robot Jeff cercavano sul fondo della piscina.

Intorno all’aereo erano stati posizionati dei magneti per imitare un segnale elettromagnetico emesso localmente e i robot usavano le loro bussole incorporate per localizzare l’obiettivo. Uno dei robot Jeff ha scoperto subito l’obiettivo e si è sistemato sopra di esso sul fondo della piscina.

Trasmettendo LED, ha poi “reclutato” gli altri robot Jeff, che si sono riuniti intorno all’obiettivo, mentre i robot Lily si sono raccolti al di sopra di esso.

Durante gli esperimenti sul campo nel porto di Livorno, in Italia, i robot sono stati esposti a onde, correnti e acqua salata corrosiva. Nonostante le difficili condizioni, gli sciami di robot sono riusciti a rimanere raggruppati intorno alla stazione base e ad andare in perlustrazione e ritornare alla base.

Bio-imitazione: ispirarsi alla natura

“Non abbiamo inventato nulla di nuovo,” dice il dott. Schmickl, spiegando che gli scienziati di COCORO hanno modellato la cognizione collettiva presente in natura. Osservare il modo in cui si raggruppano le api, ad esempio, li ha aiutati a sviluppare l’algoritmo BEECLUST che è stato usato per aggregare i robot in un punto specifico. Hanno anche applicato meccanismi derivati da studi esistenti su come si raggruppano le amebe della muffa melma, usando onde chimiche per comunicare tra loro.

Un gruppo variegato di biologi, scienziati informatici e altri esperti ha partecipato a COCORO, che ha lavorato dal 1º aprile 2011 al 30 settembre 2014 e ha ricevuto 2,9 milioni di euro di finanziamenti dall’UE.

Benché il progetto si sia concluso nel 2014, i suoi risultati potrebbero trovare ampia applicazione nel campo dell’informatica, della biologia, della teologia, della metacognizione, della psicologia e della filosofia, oltre ad avere un più ampio impatto sulla nostra economia e società. Le possibili applicazioni riguardano il monitoraggio ambientale distribuito e le operazioni di ricerca e salvataggio.

“Il modo in cui alcuni membri dello sciame influenzano gli altri è molto simile a come sono create le tendenze da parte degli opinion leader nella nostra società,” osserva il dott. Schmickl.

Il team del progetto ha annunciato che il 2015 sarà l’anno degli eventi di COCORO. Ogni settimana presentano un nuovo video prodotto durante il progetto, con il più grande sciame subacqueo autonomo al mondo composto da 41 robot di 3 tipi diversi.

Tutti i video sono disponibili su Facebook, YouTube e Twitter.