От муравьиного кооператива к городской инфраструктуре
Команда MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) под руководством Даниэлы Рус и Карло Ратти разработала систему FloatForm. Это рой небольших квадратных роботизированных лодок, которые могут самостоятельно собираться в крупные структуры на воде, разбираться и перестраиваться в новые конфигурации с минимальным вмешательством человека. Проект опубликован в журнале Nature Communications 9 июля 2026 года.
В отличие от традиционных систем, где центральный компьютер управляет каждым движением (что создает узкое место и плохо масштабируется), FloatForm использует гибридный подход. Легкий центральный планировщик назначает только финальные позиции для идеальной геометрии решетки, а вся навигация, избегание столкновений и адаптация к возмущениям происходят автономно на борту каждого робота. Это позволяет всему рою двигаться параллельно, а не последовательно.
Технические характеристики и механика
Каждый робот размером с обеденную тарелку (21 см в квадрате) оснащен собственными движителями, датчиками и магнитными замками. Ключевая инновация — механизм сцепления, вдохновленный оригами и ауксетическими структурами. Один сервомотор приводит в действие механизм, который притягивает или отталкивает постоянные магниты на всех четырех сторонах корпуса. Это позволяет соединять лодки на расстоянии 10–15 см друг от друга.
Важнейшее преимущество системы — энергоэффективность. 3D-печатный редуктор фиксирует замок в любом состоянии без подачи энергии. Робот тратит ресурс только на процесс защелкивания или отщелкивания, что критически важно для автономной работы в течение часов.
Результаты экспериментов и масштабирование
В ходе испытаний на базе MIT флотилия из 8 роботов успешно демонстрировала следующие сценарии:
- Сборка: перемещение из случайных позиций в целевую форму.
- Рекомбинация: разборка структуры и сборка в новую конфигурацию по команде.
- Коллективный транспорт: движение собранной структуры как единого судна, где каждый робот выступает как актуатор.
Каждый цикл занимал от 4 до 8 минут. Компьютерное моделирование показало, что алгоритм плавно масштабируется до роев в 64 единицы, при этом вычислительная сложность зависит только от локальных соседей, а не от общего размера роя.
Сравнение подходов к сборке
| Характеристика | Традиционные системы (централизованные) | FloatForm (гибридная/децентрализованная) |
|---|---|---|
| Управление движением | Центральный компьютер диктует каждый шаг | Автономно на борту, координация с соседями |
| Параллелизм | Низкий (роботы часто ждут своей очереди) | Высокий (весь рой движется одновременно) |
| Масштабируемость | Плохая (вычислительная сложность растет экспоненциально) | Хорошая (зависит только от локальных связей) |
| Устойчивость | Уязвимость к единой точке отказа | Высокая (распределенная архитектура) |
Перспективы применения
FloatForm является логическим продолжением проекта Roboat, в рамках которого автономные суда уже тестируются в каналах Амстердама. Однако FloatForm переводит концепцию на уровень модульной инфраструктуры. Потенциальные сценарии использования включают:
- Создание временных мостов для разгрузки городского трафика при ЧС.
- Формирование плавающих рынков или сцен для фестивалей, которые исчезают после мероприятия.
- Расширение общественного пространства за счет неиспользуемых водных поверхностей в плотных городских районах.
«Мы превращаем статичные водные поверхности в динамичные, программируемые пространства», — отмечает Вэй Ван, ведущий автор исследования. Система демонстрирует, что вода может стать таким же «программируемым» элементом городской среды, как и суша.
Источник: MIT News AI ↗