Прежде чем раздавить таракана подумайте... может быть он спасатель!
Не совсем точный перевод:
Представьте себя в ловушке под звалами зданиия после землетрясения. Меньше всего, Вы захотите увидеть стаю тараканов, которые найдут Вас. Но через несколько лет, Вы будете рады видеть, этих выносливых шестиногих исследователей.
В последние несколько лет исследователи начали создавать “биоботов” - крошечные киборги-насекомые, жуки или тараканы, с блоком управления прикрепленным к их спине. Эти радиоуправляемые приборы могут обладать простыми датчиками и даже обеспечить ограниченный контроль над движениями насекомого. Пример такого устройства и его простой установки:
Эдгар Лобэтон (Edgar Lobaton), является преподавателем вна кафедре электротехники и вычислительной техники в Университете штата Северная Каролина. Он и его коллега Алиреза Дирэфзун (Alireza Dirafzoon) развивали программное обеспечение, которое могло быть использовано в биоботах, например, чтобы нанести на карту где требуется помощь спасателей в отсутствие традиционных технологий, таких как GPS.
Стивен Кэсс: Эдгар, добро пожаловать.
Эдгар Лобэтон: Большое спасибо.
Стивен Кэсс: Люди обычно не волнуются, когда таракан незаметно подползает к ним в обычных условиях. Почему используют их в качестве биоботов в такой миссии как поиск пострадавших? Почему не строят небольших роботов?
Эдгар Лобэтон: это - очень хороший вопрос. И прежде чем я отвечу, позвольте мне просто разъяснить одну вещь, что небольшие роботы также исследуются здесь, в Университете штата Северная Каролина, в частности над этим работает Alper Bozkurt. Он делает аппаратное обеспечение для киборгов. А моя лаборатория главным образом изучает их поведение, програмирует их. Как мы программируем эти устройства? Какое поведение мы закладывваем в программе для каждого из этих роботов, этих насекомых-киборгов?
Есть пара причин, почему мы используем тараканов или любой вид насекомых вместо настоящих роботов: и одно из них - это конструкция. Природа уже сделала большую работу по улучшению конструкции, чтобы обеспечить прочность и управление во всех чрезвычайных ситуациях. Итак, почему бы не использовать это в своих интересах?
Так, в таракане уже есть платформа аппаратных средств, а также есть предопределенное "программное обеспечение", поведение от природы, которое управляет им, чтобы выжить и исследовать окружающую среду. Таким образом, это те - некоторые вещи, которые мы пытаемся использовать в своих интересах,в нашем случае - как платформу для исследования и картографирования окружающей среды.
Другой важный аспект - это то, что у них также есть свое собственное "электроснабжение", таким образом, они в состоянии сделать свои собственные движения, без контроля с нашей стороны. Это означает, - то, что, если у Вас есть своего рода автоматизированная система - работ, Вы заитересованы и должны обеспечить точный контроль и коммутацию: как двинуться, куда пойти от одного точки к другой. В нашем исследовании, мы пытаемся эксплуатировать то, что они имеют свое собственное естественное поведение. Они двигаются беспорядочно большую часть времени, и затем, время от времени мы управляем ими: мы говорим им - "хорошо, теперь пора переключить Ваше поведение". (говорят о тараканах, а я думаю о нас, людях. S-F) Скажем мы имеем теперь "переключатель" от одного случайного поведения до другого типа поведения, которое очень распространено у тараканов, и которое является защитой от хищников, например. Таким образом, "выключатель" поможет нам в эффективном исследовании пространства.
Пример управления поведением таракана:
Стивен Кэсс: как Вы "переключаете" их от одного поведения к другому?
Эдгар Лобэтон: перед тем как ответить, позвольте мне рассказать немного об интерфейсе между этими блоками управления на спинках и непосредственно нервной системой насекомого. Способов коммутации несколько. Но тот которым мы пользуемся - это использование усиков - антенн, которые они используют как орган чувств, например для определения направления ветра, или определения положения объектов или дригух насекомых и т.п.
Поведение тараканов довольно легко котролируется при помощи усиков- антенн. Что делает мой сотрудник? Он фактически обрезает усики и затем прикрепляет электроды непосредственно к месту где усик ампутирован. Таким образом, мы можем управлять ими. Мы можем сказать им: "нет ничего в окружающей среде, нет ничего, о чем стоит волноваться и можно двигаться" или, мы можем сказать им, что "есть нечто опасное позади тебя - попытайся скрыться!". Для этого подтребуются дополнительный интерфейс на "хвосте" животного.
Стивен Кэсс: С точки зрения превращения таракана в киборга - нет ли здесь этических проблем?
Эдгар Лобэтон: Насколько я знаю, и у нас есть в команде эксперт по этому вопросу: мы обсуждали это пару раз, и полагаем, что основываясь на биологии насекомых, можем сказать, что в ходе экспериментов они фактически не чувствуют боли, таким образом об этом можно не беспокоиться.
Стивен Кэсс: Что происходит, когда Вы выпускаете рой этих биоботов?
Эдгар Лобэтон: Итак мы выпускаем их из некоей точки (контейнера в котором они содержались). Они попытаются двигатся в соотвествии со своей "природной" программой - ищут еду, ищут приют. И начнут исследовать доступный им ландшафт. И тогда, время от времени, мы будем собирать необходимую нам информацию от них. И одна из важных проблем, это то, что ландшафт очень сложен, а эти "агенты" будут рассеяны, - локализация их будет очень, очень сложной. Это не так просто как с сигналом GPS.
Поэтому полностью полагаться на эту информацию будет нельзя. Мы можем, конечно, включить и GPS, но мы не полагаемся на это, и мы используем другой тип ориентирования и сбора информации: мы отслеживаем агентов при их встречах друг с другом.
Как мы узнаем, что они встретили друг друга в такой-то момент времени? У каждого из них есть "рюкзак", и у каждого рюкзака есть передатчик действующий на малой дальности. Поэтому, когда они в пределах нескольких ярдов друг из друга, они могут сообщить нам, “Я вижу Агента ххх. Вот мое удостоверение личности”. Таким образом, они могут сделать запись "встреч" между ними. И это - информация, которую мы используем. Таким образом, мы берем всю эту информацию, и мы преобразовываем события "встреч" в своего рода карту окружающей среды. После составления простой карты мы можем сказать им (переключить их): “Хорошо, кажется, простая карта готова, но мы хотим, чтобы Вы продолжили и искали новые области.” И в том пункте, мы или переключаем их поведение, или мы пытаемся вести их немного более жестко-детерминировано, четко указывая куда и как идти.
Стивен Кэсс: Вы упомянули здесь топологическую информацию. Можете ли Вы рассказать немного о том, как программное обеспечение строит карту и как эта карта отличается от той к которой привыкли люди?
Эдгар Лобэтон: различие будет следующим: вид карт, к которым мы привыкли, является очень точными картами. Вы можете представить себе карты Google где все ясно и четко. Они являются даже 3D картами окружающей среды. В нашем случае мы не собираемся конкурировать с этим, потому что мы не полностью уверены в своих данных.
Таким образом в нашем случае мы придумываем эскиз, грубый эскиз, того, на что похожа окружающая среда, но это все еще дает Вам некоторую информацию - полезную информацию, чтобы точно определить, где кто-то в ловушке, если это - поисково-спасательная операция, и как мы добиремся до того местоположения. И общее представление о том, как далеко это место мы тоже имеем.
Предположим, что есть эта грубая карта, которая дает информацию: эта полость рядом с некоторой другой областью или некоторым входом в особый, скрытый объем, которую мы уже обследовали. Это дает нам возможность добраться из А в B используя некоторые ориентиры. Ориентиры, это геометрические объекты, проходы.
Стивен Кэсс: У Вас есть какие-либо планы в области полевых испытаний?
Эдгар Лобэтон: Да, да, конечно. Прямо сейчас мы тестируем алгоритмы составления карты ландшафта, таким образом, у нас есть уже смоделированные карты основанные на траекториях движения тараканов. Следующая фаза - это проверка биоботов как автоматизированных агентов, таким образом это будет немного более в сторону робототехники, где мы фактически используем тараканов как роботов.
Следующая фаза это использование стаи биоботов, мы еще не думаем о масштабе в 100 или 1000 особей, но мы рассматриваем что-то около 20 тараканов. Надеямся, что в течение полутора лет у нас будут результаты показывающие как это выполнимо в реальных условиях.
Стивен Кэсс: Ну, Эдгар, большое спасибо за разговор с нами сегодня.
Эдгар Лобэтон - преподаватель в Университете штата Северная Каролина, занимающийся направлением в области использовании насекомых-киборгов. Для Спектра IEEE “Разговоры Techwise”, я - Стивен Кэсс.
Представьте себя в ловушке под звалами зданиия после землетрясения. Меньше всего, Вы захотите увидеть стаю тараканов, которые найдут Вас. Но через несколько лет, Вы будете рады видеть, этих выносливых шестиногих исследователей.
В последние несколько лет исследователи начали создавать “биоботов” - крошечные киборги-насекомые, жуки или тараканы, с блоком управления прикрепленным к их спине. Эти радиоуправляемые приборы могут обладать простыми датчиками и даже обеспечить ограниченный контроль над движениями насекомого. Пример такого устройства и его простой установки:
Click to viewЭдгар Лобэтон (Edgar Lobaton), является преподавателем вна кафедре электротехники и вычислительной техники в Университете штата Северная Каролина. Он и его коллега Алиреза Дирэфзун (Alireza Dirafzoon) развивали программное обеспечение, которое могло быть использовано в биоботах, например, чтобы нанести на карту где требуется помощь спасателей в отсутствие традиционных технологий, таких как GPS.
Стивен Кэсс: Эдгар, добро пожаловать.
Эдгар Лобэтон: Большое спасибо.
Стивен Кэсс: Люди обычно не волнуются, когда таракан незаметно подползает к ним в обычных условиях. Почему используют их в качестве биоботов в такой миссии как поиск пострадавших? Почему не строят небольших роботов?
Эдгар Лобэтон: это - очень хороший вопрос. И прежде чем я отвечу, позвольте мне просто разъяснить одну вещь, что небольшие роботы также исследуются здесь, в Университете штата Северная Каролина, в частности над этим работает Alper Bozkurt. Он делает аппаратное обеспечение для киборгов. А моя лаборатория главным образом изучает их поведение, програмирует их. Как мы программируем эти устройства? Какое поведение мы закладывваем в программе для каждого из этих роботов, этих насекомых-киборгов?
Есть пара причин, почему мы используем тараканов или любой вид насекомых вместо настоящих роботов: и одно из них - это конструкция. Природа уже сделала большую работу по улучшению конструкции, чтобы обеспечить прочность и управление во всех чрезвычайных ситуациях. Итак, почему бы не использовать это в своих интересах?
Так, в таракане уже есть платформа аппаратных средств, а также есть предопределенное "программное обеспечение", поведение от природы, которое управляет им, чтобы выжить и исследовать окружающую среду. Таким образом, это те - некоторые вещи, которые мы пытаемся использовать в своих интересах,в нашем случае - как платформу для исследования и картографирования окружающей среды.
Другой важный аспект - это то, что у них также есть свое собственное "электроснабжение", таким образом, они в состоянии сделать свои собственные движения, без контроля с нашей стороны. Это означает, - то, что, если у Вас есть своего рода автоматизированная система - работ, Вы заитересованы и должны обеспечить точный контроль и коммутацию: как двинуться, куда пойти от одного точки к другой. В нашем исследовании, мы пытаемся эксплуатировать то, что они имеют свое собственное естественное поведение. Они двигаются беспорядочно большую часть времени, и затем, время от времени мы управляем ими: мы говорим им - "хорошо, теперь пора переключить Ваше поведение". (говорят о тараканах, а я думаю о нас, людях. S-F) Скажем мы имеем теперь "переключатель" от одного случайного поведения до другого типа поведения, которое очень распространено у тараканов, и которое является защитой от хищников, например. Таким образом, "выключатель" поможет нам в эффективном исследовании пространства.
Пример управления поведением таракана:
Стивен Кэсс: как Вы "переключаете" их от одного поведения к другому?
Эдгар Лобэтон: перед тем как ответить, позвольте мне рассказать немного об интерфейсе между этими блоками управления на спинках и непосредственно нервной системой насекомого. Способов коммутации несколько. Но тот которым мы пользуемся - это использование усиков - антенн, которые они используют как орган чувств, например для определения направления ветра, или определения положения объектов или дригух насекомых и т.п.
Поведение тараканов довольно легко котролируется при помощи усиков- антенн. Что делает мой сотрудник? Он фактически обрезает усики и затем прикрепляет электроды непосредственно к месту где усик ампутирован. Таким образом, мы можем управлять ими. Мы можем сказать им: "нет ничего в окружающей среде, нет ничего, о чем стоит волноваться и можно двигаться" или, мы можем сказать им, что "есть нечто опасное позади тебя - попытайся скрыться!". Для этого подтребуются дополнительный интерфейс на "хвосте" животного.
Стивен Кэсс: С точки зрения превращения таракана в киборга - нет ли здесь этических проблем?
Эдгар Лобэтон: Насколько я знаю, и у нас есть в команде эксперт по этому вопросу: мы обсуждали это пару раз, и полагаем, что основываясь на биологии насекомых, можем сказать, что в ходе экспериментов они фактически не чувствуют боли, таким образом об этом можно не беспокоиться.
Стивен Кэсс: Что происходит, когда Вы выпускаете рой этих биоботов?
Эдгар Лобэтон: Итак мы выпускаем их из некоей точки (контейнера в котором они содержались). Они попытаются двигатся в соотвествии со своей "природной" программой - ищут еду, ищут приют. И начнут исследовать доступный им ландшафт. И тогда, время от времени, мы будем собирать необходимую нам информацию от них. И одна из важных проблем, это то, что ландшафт очень сложен, а эти "агенты" будут рассеяны, - локализация их будет очень, очень сложной. Это не так просто как с сигналом GPS.
Поэтому полностью полагаться на эту информацию будет нельзя. Мы можем, конечно, включить и GPS, но мы не полагаемся на это, и мы используем другой тип ориентирования и сбора информации: мы отслеживаем агентов при их встречах друг с другом.
Как мы узнаем, что они встретили друг друга в такой-то момент времени? У каждого из них есть "рюкзак", и у каждого рюкзака есть передатчик действующий на малой дальности. Поэтому, когда они в пределах нескольких ярдов друг из друга, они могут сообщить нам, “Я вижу Агента ххх. Вот мое удостоверение личности”. Таким образом, они могут сделать запись "встреч" между ними. И это - информация, которую мы используем. Таким образом, мы берем всю эту информацию, и мы преобразовываем события "встреч" в своего рода карту окружающей среды. После составления простой карты мы можем сказать им (переключить их): “Хорошо, кажется, простая карта готова, но мы хотим, чтобы Вы продолжили и искали новые области.” И в том пункте, мы или переключаем их поведение, или мы пытаемся вести их немного более жестко-детерминировано, четко указывая куда и как идти.
Стивен Кэсс: Вы упомянули здесь топологическую информацию. Можете ли Вы рассказать немного о том, как программное обеспечение строит карту и как эта карта отличается от той к которой привыкли люди?
Эдгар Лобэтон: различие будет следующим: вид карт, к которым мы привыкли, является очень точными картами. Вы можете представить себе карты Google где все ясно и четко. Они являются даже 3D картами окружающей среды. В нашем случае мы не собираемся конкурировать с этим, потому что мы не полностью уверены в своих данных.
Таким образом в нашем случае мы придумываем эскиз, грубый эскиз, того, на что похожа окружающая среда, но это все еще дает Вам некоторую информацию - полезную информацию, чтобы точно определить, где кто-то в ловушке, если это - поисково-спасательная операция, и как мы добиремся до того местоположения. И общее представление о том, как далеко это место мы тоже имеем.
Предположим, что есть эта грубая карта, которая дает информацию: эта полость рядом с некоторой другой областью или некоторым входом в особый, скрытый объем, которую мы уже обследовали. Это дает нам возможность добраться из А в B используя некоторые ориентиры. Ориентиры, это геометрические объекты, проходы.
Стивен Кэсс: У Вас есть какие-либо планы в области полевых испытаний?
Эдгар Лобэтон: Да, да, конечно. Прямо сейчас мы тестируем алгоритмы составления карты ландшафта, таким образом, у нас есть уже смоделированные карты основанные на траекториях движения тараканов. Следующая фаза - это проверка биоботов как автоматизированных агентов, таким образом это будет немного более в сторону робототехники, где мы фактически используем тараканов как роботов.
Следующая фаза это использование стаи биоботов, мы еще не думаем о масштабе в 100 или 1000 особей, но мы рассматриваем что-то около 20 тараканов. Надеямся, что в течение полутора лет у нас будут результаты показывающие как это выполнимо в реальных условиях.
Стивен Кэсс: Ну, Эдгар, большое спасибо за разговор с нами сегодня.
Эдгар Лобэтон - преподаватель в Университете штата Северная Каролина, занимающийся направлением в области использовании насекомых-киборгов. Для Спектра IEEE “Разговоры Techwise”, я - Стивен Кэсс.