Vědci z University of Cambridge a japonského Národního institutu pro pokročilou průmyslovou vědu a technologii (AIST) právě publikovali studii, která v podstatě učí hejna robotů létat jako kaskadéry po trojitém espressu – ovšem bez těch nepříjemných srážek ve vzduchu. Práce, kterou 19. března zveřejnil odborný časopis npj Robotics, představuje nový framework pro takzvané „kinodynamicky agresivní manévry“ více agentů. Pokud to přeložíme do lidštiny: vědci rozlouskli kód, díky kterému se skupiny robotů mohou pohybovat extrémně rychle v těsných prostorech, aniž by z nich po pár sekundách zbyla jen hromada drahého šrotu.
Studie s názvem „Concrete Multi-Agent Path Planning Enabling Kinodynamically Aggressive Maneuvers“ vznikla pod vedením hlavního autora Keisuke Okumury, výzkumníka z AIST a hostujícího vědce na Cambridge. Hlavní výzva při plánování tras pro více agentů (MAPF) spočívá v tom, že s každým dalším přidaným robotem roste složitost výpočtů pro vyhýbání se kolizím exponenciálně. Tato nová metoda „konkrétního plánování“ (concrete planning) však šikovně kombinuje spojitou fyziku reálného světa s mnohem zvladatelnějším diskrétním vyhledáváním, což umožňuje bleskově vypočítat optimální trasy pro desítky robotů najednou.
Klíčem k úspěchu je zde termín „kinodynamický“. To znamená, že plánování nebere v úvahu pouze polohu robotů (kinematika), ale počítá i s působícími silami a hybností (dynamika). Je to v podstatě rozdíl mezi kreslením teček na mapu a plánováním trasy pro flotilu rozjetých formulí, které rozhodně nedokážou zastavit na pětníku. Vědci tento framework prověřili v praxi, když do omezeného laboratorního prostoru vypustili 40 strojů – z toho 20 kvadrokoptér a 8 pozemních robotů. Výsledkem byly komplexní, vysokorychlostní manévry provedené s chirurgickou přesností.
Proč na tom záleží?
Tento výzkum odstraňuje kritické úzké hrdlo, které dosud brzdilo skutečný potenciál robotických rojů. Současné systémy, které vídáme v logistických skladech nebo při světelných show s drony, jsou sice působivé, ale většinou spoléhají na velmi zjednodušené modely, obří bezpečnostní rozestupy a relativně rozvážné pohyby, aby se předešlo katastrofě. Vytvořením systému, který dokáže naplánovat „agresivní“ a těsně koordinované manévry během několika sekund, se otevírá cesta k mnohem dynamičtějšímu a efektivnějšímu využití robotiky.
Představte si skladové roboty, kteří se nešinou po předem určených kolejích, ale bleskově se proplétají mezi sebou, aby maximalizovali rychlost expedice. Nebo si představte záchranné roje dronů, které dokážou akrobaticky a bleskově navigovat troskami zřícené budovy. Výzkum pod vedením Cambridge poskytuje základní algoritmus, který tyto sci-fi scénáře mění v praktickou realitu a posouvá koordinaci více robotů z úrovně „opatrného našlapování“ na úroveň brutální efektivity.
