蜂群机器人:蜜蜂告诉我们物联网的未来
物联网即将经历一场巨大的飞跃，这几乎无人知晓。本文将带你深入了解“群机器人”，以及如何利用蜜蜂等其他社会性昆虫改变世界。
在《黑镜》的开场片段中，一只小蜜蜂正在给沐浴在阳光里的雏菊授粉。而在以探索黑暗和反乌托邦式未来而闻名的电视剧中，这样的场景却很少见。它描绘了一个以技术为基础的未来，在那里机器人被用来改善生活，而不是伤害他们。
但后来，成千上万的蜜蜂加入了对一个女人的攻击活动。很明显，蜜蜂是以群体作为一个单位力量进行工作的，同时它们使用实时的数据信息来实现一个共同的目标。
这一段情节之所以与众不同，是因为它涵盖了一种大部分媒体都不了解、也没有探索过的技术。它指出了一项鲜为人知的技术的影响，而这项技术却将改变我们对物联网的一切了解:群机器人。
虫群机器人是一个令人兴奋的实践领域，这种灵感来自物联网的扩散。截至目前，机器人技术一直集中在创造单独工作的先进机器人——比如自动化的工厂车间和友好的机器人咖啡师，它们在硅谷的咖啡馆和各种机场都有出现。
但现在，多亏了从大自然，这一最不可能的地方获得的洞见，机器人领域正在演变成一个更伟大的领域，正如《黑镜》所暗示的那样。但是，在沿着这条之路走得太远之前，我们最好先对群机器人如何工作、相关背景技术以及它们现在真正能做什么有一个基本的了解。
你必须了解群机器人的理由
群集技术的灵感来自于群集智能，它从自然界群居昆虫的生活中获得灵感。一个主要的组成部分是作为一个团队工作时所必要的沟通改进和反馈。它涉及到团队中其他机器人的变化对团队功能影响的理解。
我们大多数人都知道物联网改造家居变成智能网络的方式，以及这可能带来各种便利的好处。但是，联网的恒温器、智能冰箱和具有alexa功能的洗衣机都依赖一个中央“权威”来指导/管理/指示/通知它们该做什么。智能百叶窗每天早上打开，让你不用起床就能迎接阳光，但它不会与你连接的安全系统对话，以检查你的邻居是否恰好站在你卧室的窗户附近。
蜂群机器人是不同的。他们在一个不断变化的环境中相互横向沟通，没有上级的指示告诉他们该做什么。
科学家们现在开始研究如何使群机器人在物联网中得到实际应用。世界正处于另一场技术革命的边缘。
是时候了解群机器人了–群机器人的进化永远与物联网交织在一起，那些想要学习技术新方向的领导者，将有必要密切关注这一领域的新内容。在这里，你可以了解它的工作方式，目前应用和未来在研究和开发方面的样子。
什么是群机器人?
群机器人是一个简单的机器人技术领域，它专注于使用本地规则协调大量简单的机器人。如上所述，蜂群机器人的灵感来自蜜蜂和蚂蚁等群居昆虫的生活。其中，社区力量被用来执行个人能力之外的任务。
在群机器人技术中，机器人群体不是任何群体。它是通过模仿昆虫群体的功能特征而构成的:
1）简单的，几乎相同的成员
2）分散控制
3）缺乏同步性
1. 群集机器人的灵感
群居昆虫可以教会我们很多东西，从黄蜂的筑巢和蜜蜂的协调，到白蚁丘的建造和蚂蚁的跟踪。很长一段时间，我们一直认为这些是我们永远无法理解的谜。
然而，最近的研究表明，即使没有最初认为必要的复杂知识，我们也可以模拟这些复杂的系统。在一个群居的昆虫群落中，个体成员并不知道整个群落的状态。没有一个领导者来指导其他所有人的角色。
取而代之的是，蚁群的知识分布在各个代理之间，它们拥有交换这些信息的系统。然而，个体无法完成自己的角色，除非群体的其余部分扮演他们的角色。
在蜂群中，个体可以交换重要的信息，如食物来源或迫在眉睫的危险。这种互动基于局部性的概念，因此没有人知道整体的情况。他们会根据熟悉情况的同伴的行为来调整自己的行为。例如，在白蚁中，工蚁行为的变化是由巢穴结构决定的。
2. 自组织行为
每个代理的简单而复杂的组织系统来自于观察和模仿他人与他人和环境的交互。这些相互作用在群体中移动，有助于群体完成无法单独完成的任务。这种相互作用被称为自组织行为。
自组织具有四个特征:
1）多个交互
2) 随机性
3) 积极的反馈
4) 消极的反馈
当看待一个群机器人系统时，这些特性也是可取的:
1）鲁棒性。他们应该持续工作，不管是否有人失败或环境干扰。
2）决策的灵活性。他们应该能够根据任务创建不同的解决方案。
3）角色的灵活性。他们应该根据当时的需要来适应角色的变化。
4）可伸缩性。他们应该能够在不同规模的团队中工作，从几个机器人到数千个机器人。
这些标准指导了群机器人技术的发展。
3. 群体机器人的理想特性
根据上述定义和性质，以下这些是群机器人技术和系统开发的标准：
1）蜂群必须由自主机器人组成，这些机器人可以在现实生活中感知和执行动作。
2）它们应该由一个大的组或控制规则允许的最大的组组成。
3）它们应该是同质的——蜂群中可能有几种类型，但不会有太多不同的类型。
4）它们不能是独立的——也就是说，要完成的主要任务必须需要协作。
5）它们必须只有局部感知和通信能力——它们不应该理解群体的整体情况/角色。
群体智能所体现的特征是从群居昆虫群体中借鉴而来的。事实上，生物学家在群体机器人技术的引导研究中发挥了重要作用。
将机器人群体定义为一个以高冗余度为主要特征的自组织多机器人系统。
我们也可以说他们有局部的感觉和交流能力，却无法获得全球信息。群体行为是个体机器人与同伴及其周围环境相互作用的总和。
为什么要投资群机器人？
由于上述特点，群机器人可以跨越几十个商业和工业垂直领域，来帮助我们实现灵活、可扩展和容错的系统，。
群机器人还可以用来开发能够处理各种操作条件和环境的系统。灵活性是可能的，因为群体是自组织和良好分布的。机器人根据所处环境的要求，动态地分配任务;它们不依赖任何全球信息或现有的基础设施。
群机器人还可以创建可扩展的系统，这样引入或移除个体不会影响群的性能。本地化感知和通信支持可伸缩性——前提是集群的密度没有显著变化;每个个体与相同数量的对等体交互。
通过群机器人技术，我们可以创建适应一个或多个系统部件/组成机器人故障的系统。因此，个体的失败并不会导致整个群体的失败。这种容错能力来自于群的高冗余度;在预定义的角色中没有集中的控制、领导或个人。
原文作者：Benjamin Shepardson
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