Si può organizzare uno sciame di robot come uno di insetti facendoli comunicare con i feromoni?

La natura è una fonte inesauribile di ispirazione per gli scienziati, in particolare per coloro che si occupano di robotica. Abbiamo visto robot ispirati a ghepardi, alle tartarughe, agli insetti per sviluppare nuovi metodi di volo, ai polpi… e chi più ne ha più ne metta!

Negli ultimi decenni, i progressi tecnologici hanno consentito la creazione di sistemi sempre più sofisticati che replicano processi e fenomeni naturali, come comportamenti animali e meccanismi biologici.

L’ultima idea “bio ispirata” proviene da un gruppo di ricerca dell’Università di Manchester che ha usato feromoni per far comunicare i robot tra loro come gli insetti in uno sciame.

I feromoni sono sostanze chimiche che gli animali e gli esseri umani rilasciano nell’ambiente circostante, che possono suscitare una serie specifica di comportamenti in altri animali.

Ad esempio, il rilascio di feromoni può indurre comportamenti di accoppiamento, avvisare altri animali di una situazione pericolosa, delineare un territorio o segnalare la presenza di cibo. I ricercatori hanno cercato di replicare artificialmente nei robot grazie all’uso di feromoni il comportamento di insetti sociali come le formiche, con l’obiettivo di ottenere una comunicazione più efficace tra i team di robot.

 

 

I robot Colias-V su cui i ricercatori hanno testato il loro sistema di feromoni artificiali. Credito: Na et al.

 

 

La nostra idea principale era quella di sviluppare un sistema di comunicazione di bio-ispirato e basato sui sistemi di comunicazione con feromoni come quelli usati da animali sociali.

ha detto a TechXplore Farshad Arvin, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio.

Più specificamente, volevamo emulare il modo in cui le formiche rilasciano i feromoni e i comportamenti che ne conseguono. Abbiamo usato il sistema sviluppato in applicazioni robotiche di sciame e ora stiamo studiando la possibilità di testarlo in ambienti reali.

Studi precedenti hanno cercato di creare sistemi di feromoni artificiali utilizzando una varietà di tecniche, ad esempio che prevedono l’uso di alcol, etichette RFID e luce come sostituti delle sostanze chimiche rilasciate naturalmente dagli animali.

Ma come fanno i robot a essere sensibili ai feromoni?

In realtà il sistema usato, chiamato COSΦ, utilizza la luce per emulare il rilascio di feromoni nell’uomo e negli animali.

La configurazione sperimentale è nella foto sottostante.

 

 

Arvin e i suoi colleghi hanno aggiunto al sistema COSΦ un modello che descrive come i feromoni si diffondono attraverso lo spazio e nel tempo. Questo modello trae ispirazione dal modo in cui un liquido o fluido si diffonde in natura.

Per avere un modello realistico del sistema feromone, abbiamo dovuto modellare tutti i parametri dei feromoni reali, come l’evaporazione e la diffusione, e considerare gli impatti ambientali come gli effetti del vento.

Ha spiegato Arvin che conclude:

il modello che abbiamo proposto è un modello affidabile e realistico che può imitare la comunicazione feromone tra gli insetti.

Finora, i ricercatori hanno valutato il loro sistema di feromoni artificiali in una serie di esperimenti in cui uno sciame di piccoli robot mobili si muoveva e si adattava a diversi fattori ambientali. I loro risultati sono stati molto promettenti, poiché il loro sistema ha consentito una comunicazione efficace e ha stimolato i comportamenti di gruppo desiderati tra i membri dello sciame.

Si prevede che questo lavoro procederà in tre direzioni:

  1. lo sviluppo di sistemi di comunicazione alternativi da utilizzare in scenari del mondo reale, ad esempio usando la luce o il suono per trasferire piccoli pacchetti di dati all’interno di uno sciame;
  2. l’espansione del sistema con livelli aggiuntivi di feromoni, ad esempio diversi colori e larghezze di banda;
  3. l’indagine di un sistema evolutivo di sciami in cui gli individui migliorano le loro interazioni con il feromone nel tempo.