Tannbørster, BristleBots og intelligensens natur

Den kollektive oppførselen til insekter er et av naturens underverker. Spesielt slår mange termittarter seg sammen for å skape de mest ekstraordinære haugene – komplekse strukturer med sammenkoblede tunneler og huler som kan strekke seg under jorden over mange titalls meter.

Hvordan de organiserer denne oppførselen er et av de store mysteriene i moderne vitenskap. Ulike teorier foreslår at atferden kommer fra måten insekter kommuniserer med hverandre på eller til og med fra en slags sosial intelligens.

I dag gir Luca Giomi og venner ved Harvard University i Cambridge et hint om at svaret kan være mye enklere og betydelig merkeligere enn det. De sier at kompleks kollektiv atferd oppstår fra mekanikken til å bevege seg gjennom et miljø. Det kreves med andre ord ingen spesiell kommunikasjon, sosiale regler eller gruppeintelligens.



Disse gutta gjør sine oppdagelser ved å bruke BristleBots, enkle automater laget av et tannbørstehode og en mobiltelefonvibratormotor. Sett noen av disse i en sirkulær innhegning og de vandrer rundt tilfeldig.

Men da Giomi og co økte antallet BristleBots, begynte de å organisere seg selv til ting som virvlende svermer. Overgangen fra uorden til orden utløses først når tettheten når en eller annen terskel. De har lagt ut en video av eksperimentet deres her .

Giomi fortsetter med å simulere og reprodusere den samme oppførselen ved å bruke en datamodell av deres BristleBots.

Selvfølgelig er det betydelig mer i denne situasjonen enn den tilfeldige bevegelsen til dumme automater. BristleBots er i stand til å oppdage og reagere på aspekter av miljøet i den forstand at de endrer retning når de spretter fra de begrensende veggene og av hverandre.

Det er denne faktoren – evnen til å samhandle med miljøet og andre BristleBots på den enkleste måten – som fører til den selvorganiserte atferden.

Ideen om at samspillet mellom objekter i bevegelse og deres miljø kan føre til intelligent-lignende oppførsel er på ingen måte ny. Et interessant eksempel er en tilsynelatende intelligent oljeklump som er i stand til å navigere seg gjennom en labyrint .

Denne intelligensen er bare en illusjon. Trikset her er å innse at løsningen på labyrinten er kodet i strukturen. Så ved å plassere et kjemikalie i midten av labyrinten, skaper dette en kjemisk gradient som klatten følger ved hjelp av en enkel kjemisk reaksjon.

Men det viktige poenget er at denne mekanismen lar klatten trekke ut løsningen fra omgivelsene.

For øyeblikket er både BristleBot-oppførselen og miljøet de er innesperret i relativt enkle. Det er imidlertid ikke vanskelig å forestille seg at Bristlebots demonstrerer mer intelligent-lignende oppførsel ved å samhandle sammen i mer komplekse miljøer.

Et interessant spørsmål er om det er noen regler som styrer hva slags kollektiv atferd som dukker opp; om fremvoksende atferd kan konstrueres på en reproduserbar måte.

Ville det for eksempel være mulig å skape et miljø der BristleBots ender opp med å bygge en bylignende struktur med sammenkoblede tunneler og huler? Termitter gjør det, så det er ikke utenfor mulighetene for at en sverm av Bristlebots i et passende miljø kan ende opp med å skyve sand eller legoklosser rundt på en måte som danner en termitthauglignende struktur.

I kjernen av alt dette er det grunnleggende spørsmålet om selve intelligensens natur. Vi mennesker tenker på oss selv som intelligente vesener, men hvor mye av dette er resultatet av enkle interaksjoner med miljøet vi befinner oss i.

Budskapet fra termitter, oljeklatter og BristleBots er nok mye mer enn vi tror.

Ref: arxiv.org/abs/1302.5952 : Svermer, virvler og staser i sekvestrerte BristleBots

gjemme seg