2019年04月22日 | 是一群蚂蚁吗？不，是群体机器人

2019-04-22 来源：易心STEAM编程

之前的文章介绍过仿生科技对于机器人应用的重要性，主要探讨机器人如何参考生物习性，来达到不同环境下的移动目的。然而它的应用其实不只这样，今天就让我们一起来看看，提升机器人科技上的另一个重要主题：群体智慧。

自然群体的智慧

“群体智慧”是一种共享亦或者是群体产生的智能型，集结众人的意见进而转化为决策的一种过程。透过观察、研究现实环境中的自然群体生物所发展出各种群体行为，并衍伸出的相关议题讨论，例如：生物群体的行走路径规划、任务分配和筑巢等。

常被研究的自然群体生物有：细菌菌落、鱼群、蚂蚁群、蜜蜂群、蝗虫、鸟群、灵长类部落等。这些自然群体生物中，生物的个体往往是被视为弱小的，但当群聚在一起时，却可以展现出极其复杂的集体行为，例如：观察蚁群工作时，尽管没有领袖发号司令，却可以在移动过程中渐渐地找出最佳动作路径。

分工合作中的蚁群示意图

群体智慧与机器人的撞击

从第一台机器人的出现，到如今机器人蓬勃发展，不到半个世纪，机器人早已悄悄地走入我们生活的各个角落，协助人类完成各式不同的工作。近年来，机器人发展有了技术上的突飞猛进，俨然成为未来人类科技发展的重点之一。而群体机器人主要的发想，是由大自然所启发而来，群体机器人的概念是整合了群体智能和机器人，两个迥然不同领域的技术，发展出的机器人新型态。

群体机器人一起过马路

综观市面上的机器人，多半的机器人是将所有功能集中在同一个单体机器人上，在设计以及提供的服务上变得较为单纯；而群体机器人，则是透过整合让多个机器人能同时提供人类服务，藉由相互分工合作、接受并处理更复杂多变的环境讯息，或是提供更多样的功能服务。

群体机器人的优点

一般状况下，群体机器人系统会比单体机器人系统具有更多优势。若我们将群体机器人、单体机器人或其他独立的机器人系统来做比较，便会发现群体机器人有以下四个优点：

1. 功能更强大：

群体机器人只要能有效地相互沟通、协调，所产生的能力很可能是单体机器人的多倍，甚至超过。群体机器人能完成单体机器人独力做不到的任务，像是搬运体型大于单体机器人的物体。想象一下，一个人搬动一台电冰箱和三个人一起搬电冰箱上楼梯，哪个比较容易？

2. 设计、制造成本更低：

目的是达到相同功能的条件下，单独一只群体机器人的设计，相较于将所有功能整合在一起的单体机器人，制作加工也会更容易、成本更低。

3. 更有效率：

群体机器人可以将工作分工执行，因此更节省时间完成工作，我们能用团队和个人在执行工作上的优缺点来理解。

4. 环境适应力更大：

因为有多台机器人同时工作，因此能够适应环境的能力也更强大；群体中若有一、两只机器人产生故障，其他的伙伴还是可以继续执行任务。

无人飞行机群

小结

由于群体机器人有许多优点，近年来已经陆续看到不同的机构和学术单位发表出成果，例如Radhika Nagpal开发的Kilobot。

部分技术也已经开始在商业应用，像是在四轴飞行器上安装不同颜色的LED，在空中飞行并排列出不同阵形，在夜晚看来具有视觉上的震撼效果。相信不久后，我们就可以在各领域见到其他的应用。

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