Мы часто называем автомобили “железными конями”. Но по мере того как машины становятся умнее и учатся обходиться без водителя, эта фраза перестает быть простой метафорой. На самом деле, современные беспилотные автомобили могут многому научиться у животных.
Учитывая сложность систем автономного вождения, исследователи все чаще ищут вдохновение в живой природе. Как ни странно, именно в ней можно отыскать решения, которые помогут модернизировать наш транспорт и транспортную инфраструктуру.
Роевой интеллект
Роевой интеллект (РИ) (англ. Swarm intelligence) пытается разрабатывать системы, следующие простому правилу. При отсутствии какого-либо контролирующего центра такие системы должны привносить порядок в действия больших групп юнитов, влияя на поведение каждого из них. Локальные и случайные взаимодействия между отдельными юнитами приводят к формированию “интеллектуального” поведения целого сообщества.
Ярчайший пример роевого интеллекта в природе - рой пчел. У роя нет “контрольного центра”, который бы контролировал каждую пчелу. У отдельно взятой пчелы нет сознания, чтобы анализировать поведения роя. Но при этом рой в целом действует как единое существо.
Пчелиный рой является бесконечным источником идей для наших технологий. Пчелы в состоянии запоминать множество различных мест, включая их собственный улей и расположение источников пищи. Несмотря на огромные расстояния, пчелы перемещаются между локациями с потрясающей точностью.
Ежегодно рой должен делиться и выбирать место для нового улья. Перед этим сотни пчел-исследователей разлетаются на дистанцию до 70 км в поисках подходящего места. Пчела оценивает окружающую среду и по возвращении сообщает о находке улью. Затем от 400 до 600 пчел начинают “танцевать” - в ходе танца они обмениваются информацией и принимают коллективное решение о выборе места. При этом одна пчела не способна ничего “решать” - ей попросту нечем.
Отдельно взятая пчела не очень умна и имеет крошечный мозг, не способный мыслить в привычном понимании этого слова. Интеллект роя проявляется только во время того, как пчелы обмениваются информацией. Это можно сравнить с обменом информацией между нейронами человеческого мозга.
Подобная система может быть применена и в случае с беспилотными автомобилями. Каким бы умным не был отдельно взятый автомобиль, без информации об окружающем мире он не может действовать эффективно. Если же все беспилотные машины обмениваются данными между собой, их движение становится скоординированным и безошибочным.
Обмен энергией
Пчелы интересны не только способностью обмениваться информацией. Также эти насекомые способны делиться энергией. Представьте, что пчела возвращается из исследовательского полета с “пустыми руками” и пустым желудком. Чтобы восполнить запас энергии, ей даже не нужно забираться внутрь улья. Достаточно лишь обратиться к другой пчеле с “полным баком”. Энергетический запас улья является общим, а каждая пчела может служить “зарядным устройством” для другой.
Немецкий исследователь Тим Ландграф считает, что на основании этой системы можно создать улучшенную зарядную сеть электромобилей. Представьте, что вам нужно отправляться в дальнюю дорогу, на которую аккумуляторов вашей машины точно не хватит. У вас есть два варианта. Сегодня вы вынуждены останавливаться на полпути заряжать батарею. С разветвленной зарядной сетью вы могли бы прямо на ходу позаимствовать часть энергии у других автомобилей.
Какой смысл другим машинам делиться своей энергией? Причин две. Первая - принцип взаимовыручки. Поскольку запас энергии всех участников дорожного движения становится общим, то сегодня вы подзаряжаетесь от кого-то, а завтра - кто-то подзарядится от вас. Вторая причина - забота о собственном комфорте. Лучше подзарядить автомобиль с малым количеством энергии, чем позволить ему встать посреди дороги и перегородить движение.
Муравьи, пингвины и светофоры
Заимствовать идеи можно не только у пчел. Еще один пример эффективного роевого интеллекта - колония муравьев. Модели постоянной коммуникации между отдельными муравьями, вроде обмена информацией об опасностях источниках пищи, могут стать основой для разработки систем коммуникации между автомобилями.
Беспилотные машины, оборудованные этой технологией, могли бы автоматически сообщать друг другу информацию о трафике, пробках и других особенностях маршрута. К примеру, автомобиль сможет узнать о состоянии светофора, который еще не показался в поле его зрения. Более того, светофоры вообще могут стать бесполезными.
Если все транспортные средства на дороге станут беспилотными, необходимость в централизованной системе управления дорожным движением исчезнет. Центр будет просто не нужен, ведь движение будет регулироваться по месту роевым интеллектом машин.
К слову, подобная система коммуникации существует не только в мире насекомых. Если хотите научить автомобили эффективно двигаться в группах, посмотрите на пингвинов.
Эти птицы никогда не сталкиваются во время подводной охоты. Несмотря на огромную скорость движений, большие группы пингвинов действуют настолько слаженно и точно, что им позавидуют мастера синхронного плавания.
Будущее “умного” транспорта уже давно находится вокруг нас. Посмотрите в небо, и вы увидите птиц, не сталкивающихся друг с другом, несмотря на отсутствие у них центра управления полетами. У вас под ногами колонии из тысяч неразумных насекомых действуют как единый живой организм. Эволюция оттачивала эти алгоритмы в течение миллиардов лет. Все, что осталось нам - подсмотреть за их работой.
