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昆虫行为微型飞艇可能会解锁军事蜂群技术的关键闵庆勋

闵庆勋
2022年08月03日

昆虫行为，微型飞艇可能会解锁军事蜂群技术的关键

美国海军研究实验室的研究人员齐心协力，组成了由30个微型自主飞艇组成的舰队，以测试自主系统的蜂群行为。小型飞艇在飞行中相互反应并应对不断变化的状况。

NRL分布式自治系统小组负责人Don Sofge及其团队正在致力于进一步研究自治超级群他们的目标是今年飞行100多个受控小型飞艇。

佐治亚理工学院的研究人员创建了微型飞艇平台，并继续与Sofge的团队合作提供设计升级。

今年，他们将对电动机进行升级，增加传感器并进行设计调整。

索夫说：“这个过程是不断进行设计和扩展的。” “最好从简单的设计开始。先从可行的东西开始，然后进行增量更改。设计面临挑战，缩放也面临挑战。

因此，我们正在重新设计，然后扩大规模以产生100个飞艇。一次迈出一步。”

群策群力的科学

索夫研究的目标之一是了解防御和进攻等大量自治系统的潜在用途。一些所需的紧急行为包括保护资产，提供区域覆盖范围，执行侦察任务，或者只是将编队从一个地点转移到另一个地点。

他把个体自治者比作殖民地中的蚂蚁。蚂蚁执行的行动通常等同于社会的功能，但它们没有中央控制。在自治系统中复制个体行为的可能性引起了研究人员的极大兴趣。

索夫说：“我们将它们用作展示群体行为的平台。” “行为被分别编程到每个代理中。想法是每个代理都在制定自己的决策，感知周围的世界，从而使该组的行为导致某些合乎需要的紧急行为。”

他说：“为了使一群人做一些有用的事情，必须考虑如何对个人编程。” “个体代理程序正在运行什么行为或算法？

在自然界中，大多数殖民地或群体系统都没有集中控制。每个个体基本上都在与其环境进行交互，但是集体能够做非常有趣和有用的事情。”

Sofge和他的团队计划设计此类行为，以扩大紧急的蜂拥行为，使其涉及多达10,000个自治系统。

Sofge说：“如果使用传统的集中控制体系结构，则必须应对与10,000个代理单独通信的挑战。” “不能假设每个人都知道其他人在哪里，因为他们只是根据自己的感知，所做出的决定以及在本地采取的行动在本地进行互动。”

NRL研究团队还致力于建立无缝的网络架构。他们利用现有的网络体系结构和协议将大量对象协同工作。群中的每个对象都是动态的，并且其位置永远不会固定。对象可能会移入和移出网络，这使得覆盖网络体系结构极为困难。

群体中的自治对象必须应对军事环境中常见的挑战：通信。美国国防部在全球范围内运作，从寒冷的北极到热带的热带森林。在恶劣的环境和潜在的敌人干扰下，与特工保持沟通是Sofge和他的团队在开发蜂群技术时必须牢记的一点。

模仿生活的自治史

NRL对群体行为的研究始于1990年代，建立在物理经济学概念的基础上，物理经济学是对行为进行建模的基于物理的方法对带电粒子相互相互作用进行。后来，NRL开发的蜂群方法受到了动物群的生物学启发，例如自然界中的蜜蜂，蚂蚁和鸟类。

Sofge说：“在物理经济学中，您将对象定义为粒子类型，并创建力定律来描述这些粒子类型之间的作用。” “通过适当地选择粒子类型和力定律，您可以让成群的特工去做有趣的事情，例如在地层中移动以及在物体周围流动。”

利用群体感应等生物启发性概念，细菌可以通过信号分子进行交流和协调，Sofge的团队利用简单的基于行为的行为演示了复杂的群体决策。

NRL的研究人员为自治系统的团队提供了先进的物理动力学和自然启发技术，并计划继续开发新的算法来拥护群体。最新发现具有先进的群技术，并显示出在人机界面方面取得进步的潜力。