Un’innovativa architettura robotica a sciame, ispirata al sistema nervoso umano, che potrebbe rivoluzionare il modo in cui i robot collaborano per affrontare missioni complesse nel mondo reale. Questo è il risultato dell’ultima ricerca condotta dall’Université Libre de Bruxelles (ULB), che introduce per la prima volta nel mondo della robotica il SoNS, un “sistema nervoso auto-organizzante” che consente ai robot di coordinarsi in sciame e con una gerarchia dinamica.
Dal sistema nervoso umano l’ispirazione per il SoNS
La nuova architettura, descritta sulla rivista Science Robotics, prende spunto dal funzionamento del sistema nervoso umano per migliorare la cooperazione tra i robot all’interno di un team. Con il SoNS, i robot agiscono come parte di una rete dinamica in cui possono auto-organizzarsi in sotto-sciami, migliorando la coordinazione durante le fasi di rilevamento dell’ambiente.
Si tratta di un approccio che non solo fa da sintesi tra controllo centralizzato e auto-organizzazione, ma permette anche di superare le tradizionali difficoltà analitiche della programmazione individuale.
Infatti, nonostante i progressi significativi nella robotica degli sciami negli ultimi due decenni, la transizione dagli esperimenti di laboratorio alle applicazioni del mondo reale si è rivelata molto complessa. Anzi proprio ardua, come spiega la dott.ssa Mary Katherine Heinrich del laboratorio di intelligenza artificiale IRIDIA dell’ULB.
“L’auto-organizzazione, pur presentando vantaggi in termini di flessibilità e adattabilità, può comportare difficoltà nella progettazione e nel controllo degli sciami”.
La struttura gerarchica dello SoNS per gli sciami di robot
Andando più nel dettaglio, tramite il SoNS i robot comunicano solo con i loro vicini diretti, evitando così i colli di bottiglia tipici di un sistema centralizzato. In questo modo, come precisano i ricercatori nello studio:
“Le informazioni dei sensori vengono elaborate e trasmesse verso l’alto nella gerarchia, mentre le istruzioni di controllo vengono elaborate e trasmesse verso il basso, consentendo una gestione efficiente del bilanciamento tra comportamenti individuali e collettivi”.
Inoltre, attraverso quest’architettura, precisa il professor Marco Dorigo, direttore del laboratorio IRIDIA:
“[…] i robot possono coordinare le loro attività collettive di rilevamento, attuazione e decisione in modo centralizzato a livello locale, senza sacrificare i vantaggi di scalabilità, flessibilità e tolleranza agli errori normalmente associati all’auto-organizzazione”.
Il team ha testato il SoNS con simulazioni di sciami composti da fino a 250 robot e attraverso esperimenti reali, con risultati molto promettenti a livello di coordinazione delle azioni collettive. In futuro, i ricercatori puntano a estendere tale architettura in una gamma più ampia di scenari, e addirittura di migliorarla per facilitarne l’implementazione sui robot reali.
