昆虫行为可能是微型自主飞艇蜂群技术的关键！
美国海军研究实验室(U.S. Naval Research Laboratory)的研究人员驾驶一支由30艘微型自主飞艇组成的舰队，对自主系统的群集行为进行了测试。飞艇在飞行过程中相互反应，并对不断变化的条件作出反应。
Don Sofge是NRL分布式自治系统组的负责人，他和他的团队正致力于对自治超级群的进一步研究。他们的目标是今年能飞100多艘受控微型飞船。
佐治亚理工学院的研究人员创造了微型飞艇平台，并继续与Sofge的团队合作提供设计升级。今年，他们升级了发动机，增加了传感器，并对设计进行了调整。
“在设计和规模上，这个过程是一个不断妥协的过程，”索夫格说。“最好从简单的设计开始。你从一些可行的东西开始，然后进行增量的改变。在设计上有挑战，在规模上也有挑战。所以我们正在重新设计，然后扩大生产100艘飞船。我们正在一步一步地进行。”
群集的科学
Sofge研究的目标之一是了解自治系统集群的潜在用途，包括防御和攻击。一些需要的紧急行为包括保护资产，提供区域覆盖，执行侦察任务，或者简单地从一个位置移动到另一个位置。
他把个体自主的代理人比作蚁群中的蚂蚁。蚂蚁的行为常常等同于社会的功能，但它们没有中央控制。在自主系统中复制个体行为的可能性引起了研究者的极大兴趣。
“我们正利用这些平台来展示群体行为，”Sofge说。行为被分别编程到每个代理中。这个想法是，每个个体都在做自己的决定，感知周围的世界，这样群体的行为就会导致一些令人满意的紧急行为。”
“为了让蜂群做一些有用的事情，你必须考虑如何为个体编写程序，”他说。“在单个代理上运行什么行为或算法?”在自然界中，大多数集群系统没有集中控制。每个人基本上都在与周围的环境进行互动，但总的来说，他们能够做非常有趣和有用的事情。”
Sofge和他的团队计划设计这样的行为，以扩大紧急群集行为的规模，使之涉及多达10,000个自主系统。
Sofge说:“如果使用传统的集中控制架构，就必须处理与10,000个代理单独通信的挑战。”“你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觉、做出的决定和在当地采取的行动，在当地进行互动。”
NRL研究团队也在致力于建立一个无缝的网络架构。它们正在利用现有的网络体系结构和协议，让大量对象协同工作。群中的每一个对象都是动态的，它的位置永远不会固定。对象可能会在网络中进进出出，这使得覆盖网络体系结构非常困难。
群中的自治对象必须处理军事环境中常见的一个挑战:通信。美国国防部在世界各地运作，从寒冷的北极到炎热的热带森林。在恶劣的环境和潜在的敌人干扰下，与特工保持联系是Sofge和他的团队在开发集群技术时必须牢记的。
自主模仿生活的历史
NRL对群体行为的研究始于20世纪90年代，建立在物理力学的概念之上，这是一种基于物理的方法，模拟带电粒子相互作用的行为。后来，NRL开发的蜂群研究方法受到了动物群体的启发，如自然界中的蜜蜂、蚂蚁和鸟类。
“在物理力学中，你将物体定义为粒子类型，并创建力定律来描述这些粒子类型之间的作用，”Sofge说。“通过选择合适的粒子类型和作用力定律，你可以让一群代理做一些有趣的事情，比如在物体周围移动和流动。”
利用生物启发的概念，如群体感应，一种细菌通过信号分子进行沟通和协调的能力，Sofge的团队使用简单的基于代理的行为演示了复杂的群体决策。
NRL的研究人员已经为自主系统团队开发了先进的物理力学和自然启发技术，并计划继续开发新的算法来研究群体行为。最新的研究成果具有先进的群技术，显示出在人机界面方面取得进展的潜力。
来源丨Department of the Navy Chief Information Officer
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