物理科技生物学-PHYICA

设计彩虹世界app链接自组织群体系统的理论方法

技术工程 2022-01-02 21:54:17

A theoretical approach for designing a self-organizing human-swarm system 群体放大的人类是一个生物启发的隐喻,用于设计人与群体的互动。人群交互(右侧)是根据抽象神经控制架构的蓝图(左侧)设计的。本质上,机器人群体采取了自组织身体部分的形式,扩展了人类操作员。人群互动;中央模式发生器。信用:哈斯巴赫&本内维茨。群体机器人是一个相对较新且极具前景的研究领域,它需要开发能够一起移动和完成任务的多机器人团队。机器人群可以有许多有价值的应用。例如,他们可以在搜索和救援任务中支持人类,或者允许他们监控难以进入的地理区域。德国弗劳恩霍夫FKIE大学和波恩大学的研究人员最近设计了一个理论结构,可以指导自组织人类群体系统的发展。这一结构发表在Sage的《适应性行为》杂志上的一篇论文中,为人群交互提供了一个新的整体视角,该团队称之为“联合人群循环”

开展这项研究的研究人员之一乔纳斯·哈斯巴赫(Jonas D. Hasbach)在接受TechXplore采访时表示:“我们专注于机器人学的子领域,该领域研究的是人与群体的互动。“到目前为止,对于我们如何最好地设计未来的人群互动,还没有一个普遍的观点。我们这篇文章的目的是为研究团体提供一个理论基础,一种思维方式,可以将人与群体互动中孤立的解决方案联系起来。”

当研究人员试图为在现实环境中表现良好的人类群体交互设计“循环”时,他们应该从整体上考虑这些交互。例如,指定人类如何向机器人群发出意图信号是不够的,方法还应该考虑机器人群如何向人类用户提供反馈。

哈斯巴赫说:“我们从理论的角度问,在复杂世界的背景下,我们如何将人类认知的好处与自组织机器人群的好处结合起来。“这导致了一个生物启发的设计隐喻,即群体放大的人类,它本质上提出群体应该自我组织成人体部分并像人体部分一样行动。我们假设,这一观点可能是设计能够处理现实世界动态的人类群体回路的一个很好的隐喻。”

在机器人群体作为人类的延伸的情况下(即,通过覆盖人类无法覆盖的区域来帮助人类完成任务),这组研究人员引入的设计隐喻可以用于导航人与群体交互的复杂设计空间。这可能会导致更高效的人类群体系统的发展,并可以应用于更复杂的场景。

A theoretical approach for designing a self-organizing human-swarm system 考虑三层工程自组织网络;节点层、连接体层和群体层。节点层定义了导致宏观行为的单个机器人行为。由于机器人与局部环境特征f相互作用,同时受到人类状态估计h . ̂.的调节,因此在群体层出现了子暖p(人造身体部分)̂和̂的估计环境特征都在连接体层转发。哈斯巴赫解释说:“例如,我们可以问真实的身体部位控制是什么感觉,并将其映射到人类群体界面设计上。“你有多少次在街上行走时有意识地想到自己的腿部运动?可能没那么经常。从进化的角度来看,这是有意义的;刻板的身体控制由神经子系统负责,这样有意识的认知系统就可以处理更复杂的世界动态。”

哈斯巴赫和他的同事的论文强调了使用人类状态分类作为反馈给机器人群体的控制输入,而不是让人类用户一直控制群体的潜在好处。研究人员引入的设计隐喻也可以作为发展“群体认知”的灵感来源。这是一种观点,即生物群(例如蚂蚁、鸟类)和大脑共享类似的自组织原则,从而导致认知和决策。

“群体认知”的概念还没有在工程的背景下被探索过。研究人员的工作可以为受大脑和生物群体启发的机器人群体的发展打开有趣的可能性。

哈斯巴赫说:“设计作为人体延伸的机器人群涉及到在网络层面将神经逻辑整合到机器人群中,到目前为止,这一点只受到了有限的关注。"我们提出了一些关于如何将机器人群视为神经系统的想法."

在未来,这个研究团队设计的理论方法可能会激发新系统的开发,使人类和机器人群之间能够进行有效的互动。在他们的论文中,哈斯巴赫和他的同事们还展示了一个有趣的实验结果,该实验展示了机器人群体如何被认为是一个自组织的界面。

哈斯巴赫说:“到目前为止,我们的概念是纯理论性质的,但我们目前正在实现原型,这样我们就可以根据经验研究群体放大的人类。“经验数据将用于更新群体放大的人类,作为如何设计人与群体互动的科学理论。”

来源:由phyica.com整理转载自PH,转载请保留出处和链接!

本文链接:http://www.phyica.com/jishugongcheng/7209.html

发表评论

用户头像 游客
此处应有掌声~

评论列表

还没有评论,快来说点什么吧~