211service.com
Tandbørster, BristleBots og intelligensens natur
Insekternes kollektive adfærd er et af naturens vidundere. Især mange arter af termitter går sammen om at skabe de mest ekstraordinære høje – komplekse strukturer med indbyrdes forbundne tunneler og huler, der kan strække sig under jorden over mange ti meter.
Hvordan de organiserer denne adfærd er et af de store mysterier i moderne videnskab. Forskellige teorier foreslår, at adfærden udspringer af den måde, insekter kommunikerer med hinanden på eller endda fra en slags social intelligens.
I dag giver Luca Giomi og venner på Harvard University i Cambridge et hint om, at svaret kunne være meget enklere og betydeligt mærkeligere end det. De siger, at kompleks kollektiv adfærd opstår fra mekanikken ved at bevæge sig gennem et miljø. Der kræves med andre ord ingen særlig kommunikation, sociale regler eller gruppeintelligens.
Disse fyre gør deres opdagelse ved hjælp af BristleBots, simple automater lavet af et tandbørstehoved og en mobiltelefons vibratormotor. Sæt et par af disse i et cirkulært kabinet, og de vandrer rundt tilfældigt.
Men da Giomi og co øgede antallet af BristleBots, begyndte de selv at organisere sig i ting som hvirvlende sværme. Overgangen fra uorden til orden udløses først, når tætheden når en eller anden tærskel. De har postet en video af deres eksperiment her .
Giomi fortsætter med at simulere og gengive den samme adfærd ved hjælp af en computermodel af deres BristleBots.
Selvfølgelig er der væsentligt mere i denne situation end den tilfældige bevægelse af dumme automater. BristleBots er i stand til at detektere og reagere på aspekter af deres miljø i den forstand, at de ændrer retning, når de hopper af de begrænsende vægge og af hinanden.
Det er denne faktor – evnen til at interagere med miljøet og andre BristleBots på den enkleste måde – der fører til den selvorganiserede adfærd.
Ideen om, at samspillet mellem objekter i bevægelse og deres omgivelser kan føre til intelligent-lignende adfærd, er på ingen måde ny. Et interessant eksempel er en tilsyneladende intelligent klat olie, der er i stand til at navigere sig gennem en labyrint .
Denne intelligens er blot en illusion. Tricket her er at indse, at løsningen på labyrinten er indkodet i dens struktur. Så ved at placere et kemikalie i midten af labyrinten, skaber dette en kemisk gradient, som klatten følger ved hjælp af en simpel kemisk reaktion.
Men det vigtige punkt er, at denne mekanisme gør det muligt for klatten at udtrække opløsningen fra sit miljø.
I øjeblikket er BristleBot-adfærden og det miljø, de er indespærret i, begge relativt enkle. Det er dog ikke svært at forestille sig, at Bristlebots demonstrerer mere intelligent-lignende adfærd ved at interagere sammen i mere komplekse miljøer.
Et interessant spørgsmål er, om der er nogle regler, der styrer den slags kollektiv adfærd, der opstår; om ny adfærd kan konstrueres på en reproducerbar måde.
Ville det for eksempel være muligt at skabe et miljø, hvor BristleBots ender med at bygge en bylignende struktur med sammenhængende tunneler og huler? Termitter gør det, så det er ikke uden for mulighederne, at en sværm af Bristlebots i et passende miljø kan ende med at skubbe sand eller legoklodser rundt på en måde, der danner en termithøjlignende struktur.
Kernen i alt dette er det grundlæggende spørgsmål om selve intelligensens natur. Vi mennesker tænker på os selv som intelligente væsener, men hvor meget af dette er resultatet af simple interaktioner med det miljø, vi befinder os i.
Budskabet fra termitter, olieklatter og BristleBots er nok meget mere, end vi tror.
Ref: arxiv.org/abs/1302.5952 : Sværmende, hvirvlende og stase i sekvestrerede BristleBots