El comportamiento de autoorganización de los robots de enjambre es beneficioso de muchas maneras, desde la construcción de túneles más inteligentes y la realización de encuestas remotas hasta la preparación del camino para misiones de rescate avanzadas. Pero, ¿qué sucede cuando uno de esos robots se vuelve rebelde o se descompone? ¿Cómo puede la inteligencia colectiva del enjambre luchar contra los malos actores de la manada? La respuesta, según un número cada vez mayor de expertos, son los contratos inteligentes, que utilizan los principios de una economía de fichas de cadena de bloques para asegurar enjambres de robots.
Al publicar sus resultados en el último número de Science Robotics, los investigadores de IRIDIA, el laboratorio de investigación de Inteligencia Artificial de la Université Libre de Bruxelles, han demostrado cómo el racionamiento de ‘criptofichas’ puede neutralizar las discrepancias entre el comportamiento previsto y el genuine de los robots de enjambre. “Esta discrepancia puede ser el resultado de errores de programación, componentes fallidos o ataques maliciosos”, escribe el equipo.
Seguridad del robot enjambre
En una demostración con 24 robots Pi-puck, que cuentan con hardware Raspberry Pi Zero W, el grupo de IA implementó un «algoritmo de consenso de prueba de autoridad» para controlar el comportamiento del enjambre. Los robots se comunicaban entre sí de acuerdo con un contrato inteligente: un programa informático almacenado en un marco de cadena de bloques. “Cada robotic poseía tokens criptográficos que podía gastar para participar en actividades de enjambre críticas para la seguridad mediante el envío de transacciones al contrato inteligente”, explican los desarrolladores.
Las fichas se asignaron a intervalos de tiempo exponencialmente crecientes a todos los robots del enjambre, como un ingreso básico universal, lo que permitió que el grupo se comunicara. Pero el contrato inteligente se configuró para recompensar solo a los miembros por enviar transacciones «buenas», sin recarga disponible para acciones no deseadas. Y la estructura de recompensas significó que los robots maliciosos o que funcionaban mal pronto se quedaron sin tokens, dejándolos sin fondos para enviar transacciones e incapaces de influir en el comportamiento del enjambre.
El uso de una economía de fichas de cadena de bloques para asegurar enjambres de robots ha ido ganando terreno durante varios años, con simulaciones que arrojan resultados prometedores. Y los últimos resultados muestran cómo se puede aplicar dicho marco en el mundo authentic.
Tiempo de demostración: los robots Pi-puck usan su inteligencia de enjambre para medir píxeles blancos. Los datos incorrectos se mitigan mediante el uso de contratos inteligentes para recompensar las transacciones que son beneficiosas para la tarea. Crédito de la imagen: V. Strobel, A. Pacheco y M. Dorigo.
Los 3 principales beneficios de los robots de enjambre:
- Operando como un grupo grande, los robots de enjambre son capaces de un comportamiento complejo. La inspiración incluye hormigas, abejas y otras criaturas que pueden unirse y organizarse para lograr grandes hazañas.
- Muchos robots simples son más fáciles y económicos de diseñar y construir en comparación con una solución basada en un solo dispositivo.
- Redundancia y resiliencia: las operaciones pueden continuar incluso si algunos miembros del enjambre de robots sufren fallas mecánicas o tienen una falla eléctrica. Y, como hemos visto, la tecnología blockchain puede mitigar los problemas de seguridad.
El pequeño tamaño de los robots de enjambre les permite moverse a través de áreas densas y difíciles de navegar, como los bosques, donde pueden recopilar información ecológica. Ingenieros en China han demostrado cómo 10 micro-drones voladores, cada uno de los cuales pesa menos que una lata llena de Pepsi, pueden inspeccionar en colaboración un área al aire libre, incluso en presencia de obstáculos en movimiento y con interferencia humana.
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Cada robotic personal puede parecer relativamente straightforward, pero el poder del grupo actúa como un multiplicador, un efecto que se ve a menudo en la naturaleza. Tim Landgraf, un investigador alemán que ha estado estudiando las abejas durante los últimos 20 años, señala que mientras una abeja unique tiene un cerebro del tamaño de la cabeza de un alfiler, los insectos pueden navegar en un radio de hasta 6 km alrededor de sus colmenas. “Actúan colectivamente como una crimson de pequeños cerebros conectados entre sí a través de diversas formas de comunicación”, comenta. “Están compartiendo información, pero también energía”.
El poder de la inteligencia de enjambre inspiró a Landgraf a cofundar el Centro Dahlem para el aprendizaje automático y la robótica en Berlín, donde él y sus colegas aplican la inteligencia de las abejas para resolver los obstáculos tecnológicos en los automóviles autónomos y otros sectores industriales. Y la naturaleza tiene mucho que enseñar a los fabricantes de dispositivos sobre cómo mejorar sus productos.
Las hormigas pueden construir puentes dinámicos a partir de sí mismas para permitir que otras hormigas crucen espacios. Además, los ensamblajes pueden compensar los movimientos en los cimientos si la estructura está construida sobre materiales inestables como hojas. Y esto sugiere algunas de las aplicaciones de los robots de enjambre: terrenos complejos y difíciles.
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— UKRobotics (@UKRobotics) 19 de junio de 2023
Los robots de enjambre tienen un enorme potencial en las operaciones de rescate. En TechHQ hemos escrito sobre cómo el polvo inteligente con detección química podría viajar grandes distancias para registrar señales de vida. Pero los enjambres de robots también pueden ayudar de otras maneras. Radhika Nagpal, directora del Grupo de Investigación de Sistemas Autoorganizados de la Universidad de Harvard, EE. UU., señala que los robots de enjambre podrían potencialmente ayudar a apuntalar una estructura que se derrumba al construir un marco de soporte con sus cuerpos.
En la construcción, los robots de enjambre brindan la oportunidad de construir túneles de afuera hacia adentro. Y nuevamente, al observar la naturaleza, las termitas han demostrado durante mucho tiempo que son expertas en la construcción de túneles, usando su propia saliva para unir la tierra y la madera para reforzar sus estructuras. HyperTunnel, el operador de robótica de enjambre con sede en el Reino Unido, que incluye a NetworkRail como socio estratégico, tiene su propia versión de este concepto al inyectar química para mejorar el terreno en los soportes de los túneles de impresión 3D. en el lugar.
Análisis forense de datos
Volviendo a la aplicación de la tecnología blockchain a la robótica de enjambres, vale la pena mencionar que tener un libro de contabilidad electronic también otorga otras recompensas. “Durante la operación autónoma del enjambre de robots, se almacena automáticamente en la cadena de bloques un libro de registro libre de conflictos de los mensajes intercambiados”, informa el equipo de IRIDIA. «Este libro de registro podría usarse para establecer la responsabilidad y para realizar investigaciones postliminares y análisis forense de datos porque la cadena de bloques ofrece no repudio».
Demostrar cómo los marcos de seguridad hacen que los robots sean responsables de sus acciones ayudará a generar confianza en el uso de enjambres de dispositivos autoorganizados. También hay que considerar el riesgo vs . la recompensa. Hacer que enjambres de robots lleven a cabo misiones de búsqueda y rescate, sosteniendo edificios dañados para evitar más pérdidas de vidas en entornos que son demasiado peligrosos para que entren los humanos, es poco probable que encuentre muchas objeciones.
