Stigmergija

4 Mar

Si morda kdaj sestavljala ali sestavljal Lego kocke? Tiste ‘ta navadne’, kjer ima tvoja domišljila pri gradnji sveta povsem prosto pot. Mogoče je bil tvoj cilj izgradnja postojanke na Marsu ali pa kaj zgodovinskega, mogoče izgradnja piramid? Piramide imajo znano obliko, vseeno pa lahko pridemo do končne piramidne oblike po različnih poteh. Tako jo lahko gradimo iz vseh štirih smeri. Na koncu sestavimo enako Lego piramido kot nekdo, ki je začel s sestavljanjem ene same stranice. V opisanem primeru imamo torej enak cilj, to je gradnjo štiristrane piramide, do nje pa lahko pridemo po različnih poteh.

Raziskovalci s Harvardske univerze so s preprostimi pravili pripravili robotke, ki lahko skupaj gradijo piramide. Ob skupni gradnji ne komunicirajo in se ne držijo enakega načrta izgradnje. Vsem sprogramirajo končni cilj, kaj naj bi zgradili, ne dodajo pa dokončnih navodil z vsemi načrtovanimi koraki, kako naj to naredijo. Pred sabo imajo kocke, ki jih morajo postaviti v vnaprej določeno postavitev. Robotki so opremljeni s tremi senzorji, s katerimi lahko zaznavajo svojo okolico. To so ultrazvočni in infrardeči senzor ter pospeškometer. S pomočjo slednjih izvedo, kako visoko so splezali in kje v celotni strukturi se nahajajo. Robotki poznajo matematični model strukture, ki jo gradijo. Robotek zagrabi kocko in preračuna, kam naj jo postavi, vedno znova, glede na to, katere kocke že stojijo, in na navodila, kakšen bo končni izdelek. Če je mesto, kamor se je namenil postaviti kocko, medtem že zasedeno, ker je kakšen drugi robotek tja že postavil kocko, gre do naslednjega prostega mesta. Robotki gradijo neodvisno drug od drugega, povezuje pa jih skupno okolje, ki ga zaznavajo, in skupni cilj – izgradnja piramide.

Zamisel za tovrstno usmerjanje skupine robotkov in gradnjo kompleksnih struktur je prišla iz biologije. Termiti, skupina krilatih žuželk, ki živijo predvsem na tropskih in subtropskih območjih, gradijo termitnjake. Ta mogočna domovanja zgradijo brez koordinacije dela ali načrta. A vseeno zgradijo okolje z nadzorovano notranjo temperaturo, hlajenjem, prezračevanjem, vmes pripravijo tudi prostore za shranjevanje hrane in jajčec; znotraj termitnjakov rastejo glive in, kar je najbolj pomembno, v spodnjem delu kraljujejo spolni osebki – samci in samice, ki se razmnožujejo. Imenujejo jih tudi kralji in kraljice. Kraljica, ki odlga jajčeca, lahko preživi kar 45 let, ob tem pa dnevno odleže tudi do 1000 jajčec.

Termitnjak gradijo delavke in delavci. Pri gradnji nimajo načrta, vedo pa, kakšen naj bi bil končni termitnjak. Med gradnjo se držijo končnega cilja in usmerjajo pozornost v trenutne dogodke. Ko termit odda kos prežvečenega blata na neko mesto, tam pusti kemično sled za ostale delavce in delavke. Izhajajoč iz mest, kjer so drugi že dodali svoje delce blata, se ostali usmerjajo v predele, ki jih je še potrebno dograditi, tako da na koncu zgradijo mogočno strukturo – termitnjak. To vedenje je francoski entomolog (biolog, ki se ukvarja z raziskovanjem žuželk) Pierre-Paul Grassé leta 1959 poimenoval stigmergija.

Termitnjak (vir)

Termitnjak (vir)

Beseda izvira iz dveh grških besed, in sicer stigma (znak, označba) ter ergon (delo, akcija). Ime opisuje povezavo dela prvega agenta ali osebka, termita, ki označi mesto, kamor je postavil košček prežvečenega blata, z drugim osebkom, ki označbo prepozna in glede na to naredi neko delo oz. zaključi akcijo; prežvečeno blato doda na drugo mesto. Prav tako delujejo robotki, ki so jih razvili harvardski raziskovalci: tudi oni poznajo končni cilj; vmes preračunajo, kam bodo postavili kocko, če je mesto že zasedeno ali označeno; potem postavijo kocko na naslednje prosto mesto. Uporabljajo metodo stigmergije in zgradijo piramide. Ob tem se ne držijo načrta, ampak imajo le skupni cilj in skupno okolje. Mogoče bodo pa kdaj robotki, podobni opisanim, res gradili bazne postaje na Marsu. Ob tem bodo sledili vedenju termitov. Kaj vse nas lahko nauči biologija…

To je to!
Z

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Komentirate prijavljeni s svojim WordPress.com računom. Log Out / Spremeni )

Twitter picture

Komentirate prijavljeni s svojim Twitter računom. Log Out / Spremeni )

Facebook photo

Komentirate prijavljeni s svojim Facebook računom. Log Out / Spremeni )

Google+ photo

Komentirate prijavljeni s svojim Google+ računom. Log Out / Spremeni )

Connecting to %s

%d bloggers like this: