Droner udforsker i fællesskab scenarier med begrænset kommunikation

Kommunikation er nøglen til ethvert team, der forsøger at løse en opgave i fællesskab, uanset om den består af mennesker eller autonome robotter. Men mens folk kan bruge intuition og erfaring til at håndtere uforudsete omstændigheder, en robot kan ikke fungere uden for dens programmering.

For mange eskadroner af droner, der opererer i felten - måske at spejde efter en strålingslækage i et nukleart anlæg med tykke betonvægge eller kortlægge miles af havbunden - er det umuligt at forblive i konstant kontakt. Deres programmering, derefter, skal kunne tilpasse sig udfordringer som et skiftende operationsområde eller pludseligt kommunikationstab.

Michael Zavlanos, Mary Milus Yoh og Harold L. Yoh, Jr. lektor ved Duke University, arbejder på intermitterende kommunikationsprotokoller, der gør det muligt for robotter midlertidigt at afbryde forbindelsen fra hinanden for autonomt at operere i så vanskeligt terræn.

"Ved at afbryde forbindelsen til netværket, robotterne kan dække forskellige områder uden kommunikationsbegrænsninger, " sagde Zavlanos. "Målet er at sikre, at de altid i sidste ende vil oprette forbindelse igen på korrekt forhandlede mødesteder for at overføre information mellem hinanden."

Men hvad sker der, når en robot ikke ankommer til et kommunikationspunkt på det planlagte tidspunkt? Venter de andre robotter for evigt? Hvis bare nogle få ting går galt på én gang, hele systemet kan gå i stå med robotter, der venter på hinanden forskellige steder.

For at komme uden om dette problem, Zavlanos programmerer sin eskadron af robotter på en måde, så de kan tåle usikkerhed i ankomsttiderne på kommunikationsstederne. På denne måde kommunikationsbegivenheder vil med garanti finde sted, og information kan i sidste ende spredes fra enhver robot til enhver anden robot i holdet på en intermitterende måde. Selvom dette problem kan virke simpelt for små teams med nogle få robotter, det bliver hurtigt skræmmende, når man skalerer op til snesevis af droner eller mere.

"Spørgsmålet, vi virkelig forsøger at besvare, er, hvilke robotter der skal kommunikere hvor og hvornår, så information kan udbredes i det uendelige, " sagde Zavlanos. "Vi ønsker også, at disse robotter skal designe disse sekvenser af kommunikationsbegivenheder på en distribueret måde ved kun at bruge lokal information, selvom de i det væsentlige er adskilt fra hinanden det meste af tiden."

Zavlanos' nuværende arbejde involverer fire autonome jordrobotter, der søger efter fire forskellige farvede stjerner, som repræsenterer vigtige oplysninger. Simuleringen omfatter også forskellige markerede steder for potentiel kommunikation. Mens de arbejder gennem deres søgemønster og kommunikerer med hinanden, til sidst samler en robot alle fire stjerner og returnerer dem til brugeren.

"I dette specifikke eksperiment, robotterne ved allerede på forhånd, hvilke opgaver de skal udføre, " sagde Zavlanos. "Men vi arbejder også på en adaptiv version, hvor opgaverne annonceres i realtid, og robotterne skal planlægge nye søgestier og samtidig sikre, at deres kommunikationsprotokoller forbliver intakte."