Des chercheurs du U.S. Naval Research Laboratory ont piloté une flotte de 30 dirigeables autonomes miniatures à l'unisson pour tester le comportement d'essaimage des systèmes autonomes. Les dirigeables se sont répondus en vol et ont répondu aux conditions changeantes.

Don Sofge, responsable du groupe systèmes autonomes distribués chez NRL, et son équipe travaillent à poursuivre les recherches sur les super essaims autonomes. Leur objectif est de faire voler plus de 100 dirigeables miniatures contrôlés cette année.

Les chercheurs de Georgia Tech ont créé la plate-forme de dirigeable miniature et continuent de fournir des améliorations de conception en collaboration avec le groupe de Sofge. Cette année, ils modernisent les moteurs, ajouter des capteurs et apporter des modifications à la conception.

"Le processus est un échange constant avec la conception et l'échelle, " dit Sofge. " Il vaut mieux commencer par un design simple. Vous commencez avec quelque chose qui fonctionne, puis vous apportez des modifications incrémentielles. Il y a des défis avec la conception et il y a des défis avec la mise à l'échelle. Nous sommes donc en train de reconcevoir puis d'augmenter l'échelle pour produire les 100 dirigeables. Nous avançons pas à pas."

La science de l'essaimage

L'un des objectifs de la recherche de Sofge est de comprendre les utilisations potentielles des essaims de systèmes autonomes, à la fois défensifs et offensifs. Certains comportements émergents souhaités incluent la protection d'un actif, assurer une couverture de zone, effectuer des missions de reconnaissance, ou simplement se déplacer en formation d'un endroit à un autre.

Il compare les agents autonomes individuels à des fourmis dans une colonie. Les fourmis effectuent des actions souvent assimilées aux fonctions d'une société, mais ils n'ont pas de contrôle central. La possibilité de reproduire des comportements individuels dans des systèmes autonomes intéresse beaucoup les chercheurs.

"Nous les utilisons comme plates-formes pour démontrer les comportements d'essaim, " dit Sofge. " Les comportements sont programmés dans chaque agent individuellement. L'idée est que chaque agent prend ses propres décisions, sentir le monde qui l'entoure afin que l'action du groupe se traduise par un comportement émergent souhaitable."

"Afin d'amener l'essaim à faire quelque chose d'utile, il faut penser à programmer l'individu, " dit-il. " Quels comportements ou algorithmes s'exécutent sur l'agent individuel ? Dans la nature, la plupart des systèmes de colonies ou d'essaims n'ont pas de contrôle centralisé. Chaque individu interagit essentiellement avec son environnement, mais collectivement, ils sont capables de faire des choses très intéressantes et utiles."

Sofge et son équipe prévoient de concevoir de tels comportements pour étendre le comportement d'essaimage émergent pour en impliquer jusqu'à 10, 000 systèmes autonomes.

"Si vous travaillez avec une architecture de contrôle centralisée traditionnelle, vous devez faire face aux défis de la communication avec 10, 000 agents individuellement, ", a déclaré Sofge. "Vous ne pouvez pas supposer que tout le monde sait où se trouve tout le monde, car ils n'interagissent que localement en fonction de ce qu'ils ressentent et des décisions qu'ils prennent et des actions qu'ils prennent localement."

L'équipe de recherche du LNR travaille également à l'établissement d'une architecture de réseau transparente. Ils tirent parti des architectures et des protocoles de réseau existants pour un grand nombre d'objets travaillant ensemble. Chaque objet d'un essaim est dynamique et son emplacement n'est jamais fixe. L'objet peut entrer et sortir du réseau, ce qui rend la superposition d'une architecture réseau extrêmement difficile.

Les objets autonomes dans un essaim doivent faire face à un défi commun dans les environnements militaires :la communication. Le département américain de la Défense opère dans le monde entier, de l'Arctique glacial aux forêts tropicales chaudes. Rester en communication avec un agent malgré des environnements inhospitaliers et un brouillage ennemi potentiel est quelque chose que Sofge et son équipe doivent garder à l'esprit lorsqu'ils développent une technologie d'essaimage.

L'histoire de l'autonomie imitant la vie

L'étude du comportement d'essaimage au LNR a débuté dans les années 1990 et a été fondée sur le concept de physicomimétique, une approche basée sur la physique qui modélise le comportement des particules chargées interagissant les unes avec les autres. Plus tard, les approches d'essaimage développées au LNR étaient inspirées de la biologie par les essaims d'animaux, comme les abeilles, fourmis et oiseaux dans la nature.

« En physicomimétique, vous définissez des objets comme étant des types de particules et créez des lois de force pour décrire l'action entre ces types de particules, " Dit Sofge. " En choisissant votre type de particules et les lois de la force de manière appropriée, vous pourriez obtenir des essaims d'agents pour faire des choses intéressantes, comme se déplacer en formation et circuler autour des objets.

Utiliser des concepts bio-inspirés tels que le quorum sensing, une capacité que les bactéries utilisent pour communiquer et se coordonner via des molécules de signalisation, L'équipe de Sofge a démontré une prise de décision de groupe complexe à l'aide de comportements simples basés sur des agents.

Les chercheurs du NRL ont avancé la physicomimétique et les techniques inspirées de la nature pour des équipes de systèmes autonomes et prévoient de continuer à développer de nouveaux algorithmes pour les comportements d'essaimage. Les découvertes les plus récentes ont fait progresser la technologie des essaims et montrent un potentiel de progrès dans les interfaces homme-machine.