Inteligentículas: Robôs simples formam um novo tipo de matéria ativa
As inteligentículas são robôs muito simples, que interagem apenas com seus braços. |
Inteligentículas
Pesquisadores
estão propondo um novo princípio pelo qual sistemas
de matéria ativa podem se ordenar espontaneamente, sem a necessidade
de instruções de nível superior, informações externas ou mesmo qualquer
interação programada entre os agentes.
Matéria
ativa é qualquer coisa que age por si só, das coisas vivas, como células e
animais, aos robôs.
E
Pavel Chvykov e seus colegas do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA,
demonstraram esse novo princípio em uma variedade de sistemas, incluindo grupos
de robôs que
mudam de forma periodicamente, que eles batizaram de
"inteligentículas", uma mescla da expressão partículas inteligentes.
Matéria
ativa
Para
entender a importância do novo princípio, é preciso lembrar que a mecânica
estatística é o campo de estudo que, desde o século XIX, descreve como
partículas simples e inertes transicionam entre a ordem e a desordem, como
átomos colidindo entre si de maneira aleatória acabam se juntando em um cristal
ordenado e uniforme.
Mas
tudo fica mais complicado quando as partículas não são tão simples e nem
inertes, como grupos de pássaros, insetos ou robôs
voando em formação.
A
teoria de Chvykov é que certos tipos de matéria ativa, com dinâmica
suficientemente confusa, acabarão encontrando espontaneamente o que ele chama
de estados de "baixa agitação", ou baixo "chacoalhamento" -
o termo em inglês rattling, neste contexto, é normalmente traduzido como
"modos de chocalho".
"O
chocalhar é quando a matéria pega a energia fluindo para dentro dela e a
transforma em movimento aleatório. O chocalho pode ser maior tanto quando o
movimento é mais violento, quanto quando ele é mais aleatório. Por outro lado,
um baixo chocalhar ou é muito leve ou é altamente organizado - ou ambos. Então,
a ideia é que, se sua matéria e a fonte de energia permitirem um estado de
baixo chocalho, o sistema se reorganizará aleatoriamente até encontrar esse estado
e então ficará preso lá. Se você fornecer energia por meio de forças com um
padrão específico, isso significa que o estado selecionado descobrirá uma
maneira de mover a matéria que se ajusta perfeitamente a esse padrão,"
explicou o professor Jeremy England, um dos orientadores do estudo.
Além de contribuir para o campo da auto-organização, ao explicar a emergência de comportamentos sofisticados entre unidades individuais dotadas de pouca informação ou pouca capacidade de "processamento" - como bactérias, insetos, pássaros e robôs - a nova teoria promete simplificar muito a programação do comportamento de robôs.
Dê tempo aos robôs e eles se organizarão em movimentos complexos que se repetem centenas de vezes, e então "evoluem" para novas danças . |
Danças espontâneas
A equipe testou sua teoria usando
inteligentículas - robôs muito simples - colocadas dentro de uma caixa.
Em vez de apresentar dinâmicas
complicadas e explorar completamente a caixa, os robôs se auto-organizaram
espontaneamente em algumas "danças". Por exemplo, uma dança consiste
em três robôs batendo nos braços um do outro em sequência. Essas danças
persistiram por centenas de interações; então, de repente, a organização perde
estabilidade e é substituída por uma dança de padrão diferente.
Os pesquisadores então
desenvolveram inteligentículas mais refinadas e com melhor controle. Esses
robôs aprimorados permitiram testar os limites da teoria, incluindo como os
tipos e o número de danças variam para diferentes padrões de movimento dos
braços de cada robô. E eles descobriram como alterar os parâmetros para
controlar as danças.
"Ao controlar as sequências
de baixos estados de chacoalhamento, fomos capazes de fazer o sistema alcançar
configurações que fazem um trabalho útil," disse o pesquisador Thomas
Berrueta, acrescentando que a nova teoria terá amplas implicações práticas,
para enxames microrrobóticos, matéria ativa e metamateriais.
"Para enxames de robôs,
trata-se de obter muitos comportamentos de grupo adaptativos e inteligentes que
você pode projetar para serem realizados em um único enxame, mesmo que os robôs
individuais sejam relativamente baratos e computacionalmente simples. Para
células vivas e novos materiais, trata-se da compreensão sobre o que o 'enxame'
de átomos ou proteínas pode lhe dar no que diz respeito a novos materiais ou
propriedades computacionais," acrescentou o professor England.
Noticia: Inovoção Tecnologica
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