Cientistas criam frota robótica que constrói estruturas complexas sem comandos

Por Redação | 17 de Fevereiro de 2014 às 08h50

Uma equipe de cientistas da computação e engenheiros da Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) e do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada, ambos da Universidade de Harvard, criou um grupo robótico autônomo de construção. Inspirado pela resiliência e inteligência coletiva de cupins nas planícies da Namíbia, na África, o sistema não precisa de supervisor e nenhuma comunicação.

O grupo, batizado de Termes, mostrou que o método coletivo dos robôs pode construir estruturas complexas, tridimensionais sem a necessidade de qualquer comando central ou projetos básicos. Os resultados do projeto de quatro anos foram publicados na edição desta sexta-feira (14) da revista Science e em reportagem do Phys.org.

Em experimentos, os robôs puderam construir torres, castelos e pirâmides de tijolos de espuma – tudo de forma autônoma. As máquinas agiram de forma a alcançar os níveis mais altos da construção, acrescentando tijolos onde eles eram necessários para garantir a estabilidade da estrutura. No futuro, robôs semelhantes poderiam erguer diques com sacos de areia para evitar inundações em cidades com esse potencial de problema. Ou, ainda, executar tarefas de construção simples em Marte.

O método de inteligência coletiva é diretamente inspirado no comportamento de cupins nas planícies da Namíbia, onde milhões desses insetos constroem montes de terra de até 8 metros de altura para servir de ninho subterrâneo. Durante um ano de construção, muitos cupins vão viver e morrer, e o vento e a chuva vão corroer a estrutura – mas os insetos persistem em manter o suporte de vida na colônia, independente do que aconteça.

“A inspiração chave que tiramos dos cupins é a ideia de que você pode fazer algo realmente complicado como um grupo, sem um supervisor. Em segundo lugar, que você pode fazê-lo sem que todos discutam explicitamente sobre o que está acontecendo, mas apenas modificando o meio ambiente”, afirma Radhika Nagpal, principal pesquisadora envolvida no trabalho.

A maioria dos projetos de construção humana de hoje é realizada por trabalhadores treinados em uma organização hierárquica, conforme explica Justin Werfel, outro cientista da equipe, que atua na área de robótica bio-inspirada, no Instituto Wyss. “Normalmente, no início, você tem um plano e um modo detalhado de como executá-lo. E o capataz (ou mestre-de-obras) sai e dirige sua equipe, supervisionando-os”, diz. “Em colônias de insetos, não é como se a rainha estivesse dando-lhes as instruções individuais. Cada cupim não sabe o que os outros estão fazendo ou qual o estado geral do monte”.

Em vez disso, os cupins dependem de um conceito conhecido como estigmergia, em que há um tipo de comunicação implícita: eles observam os movimentos uns dos outros e agem em função de alterações no ambiente, em harmonia. Os resultados dos experimentos dos robôs são impressionantes. Vídeos com os testes mostram os robôs cooperando mutuamente para construir vários tipos de estruturas e até mesmo se recuperando de mudanças inesperadas nas estruturas durante a construção,

“Quando muitos agentes se reúnem – sejam eles cupins, abelhas ou robôs –, muitas vezes alguns comportamentos interessantes de nível superior emergem sem que você pudesse prever ao olhar para os componentes de forma individual”, diz Werfel. “Pode ser que, no final, você quer algo entre o centralizado e o descentralizado do sistema, mas nós provamos o extremo da escala: a de que ele poderia ser como os cupins. E do ponto de vista deles, está funcionando muito bem”, diz Nagpal.

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