Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали инновационную систему под названием FloatForm, представляющую собой рой небольших роботизированных лодок, способных к автономной самосборке в крупные плавучие конструкции. Эта технология, вдохновленная принципами работы живых организмов, таких как муравьи, открывает новые горизонты для создания динамичной и адаптивной инфраструктуры на водной поверхности.
Плавучие конструкции будущего
FloatForm видит городские набережные как динамичные строительные площадки. Система состоит из квадратных роботизированных лодок размером примерно с обеденную тарелку (21 см в квадрате). Каждая лодка является автономным модулем, оснащенным собственными движителями, сенсорами и магнитными защелками. Объединяясь, эти роботы могут формировать различные структуры на воде: от временных платформ для экстренных ситуаций до плавучих рынков или сцен для мероприятий, которые могут появляться и исчезать по мере необходимости.
«Наша система FloatForm предвосхищает будущее, где водные пространства станут программируемым продолжением города, а автономные лодки смогут самоорганизовываться в мосты, платформы и другие полезные конструкции по требованию», — заявила Даниэла Рус, профессор электротехники и информатики в MIT и директор Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) MIT. «Такая распределенная робототехника открывает новые возможности для мобильности, реагирования на чрезвычайные ситуации, организации общественных пространств и создания инфраструктуры на воде».
Wei Wang, ведущий автор исследования и руководитель Лаборатории морской робототехники в Университете Висконсин-Мэдисон, отметил, что FloatForm превращает статичные водные поверхности в динамичные, программируемые пространства. Это позволяет городским средам не быть фиксированными, а автономно расширяться, сжиматься или реконфигурироваться по запросу.
Адаптивная инфраструктура и уроки биологии
Концепция FloatForm заключается в создании модульной системы, которая формирует единую крупную структуру. В случае чрезвычайной ситуации, например, можно быстро соорудить мост для облегчения трафика. Аналогично, можно создавать плавучие рынки или сцены, делая городскую среду более живой и функциональной за счет использования водных пространств.
Эта работа является развитием проекта Roboat, совместного проекта MIT и Амстердамского института передовых городских решений, в рамках которого полноразмерные автономные суда были протестированы на каналах Амстердама. FloatForm же масштабирует эту идею до настольного уровня, решая задачу организации десятков, а в перспективе — тысяч плавучих роботов.
Команда исследователей черпала вдохновение в природе, в частности, в том, как огненные муравьи образуют «живые плоты» для выживания во время наводнений. Каждый муравей следует простым локальным правилам, что приводит к формированию устойчивой структуры без централизованного управления. «Каждый муравей — это независимый агент», — говорит Алехандро Гонсалес-Гарсия, бывший исследователь MIT CSAIL. «Мы хотели, чтобы каждый робот обладал собственными возможностями, подобно тому, как муравьиные колонии формируют плот».
В отличие от большинства существующих систем самосборки, которые полагаются на центральный компьютер, управляющий каждым движением, FloatForm использует гибридный подход. Легковесный центральный планировщик вмешивается лишь периодически, назначая каждому роботу финальную позицию для точной сборки. Основные задачи, такие как навигация, избегание столкновений и адаптация к внешним воздействиям, выполняются самими роботами, которые обмениваются информацией с ближайшими соседями.
Масштабируемость и параллелизм
Параллельное движение всего роя является ключевым отличием FloatForm. Сложность планирования зависит только от локальных взаимодействий роботов, а не от общего их числа. Это позволяет системе масштабироваться без существенного увеличения времени сборки. Эксперименты в MIT показали, что рой из восьми роботов успешно собирается в заданную форму, образует жесткую структуру, затем распадается и собирается в новую конфигурацию за 4-8 минут. В режиме коллективного транспорта каждый робот вносит свой вклад в движение всей структуры.
Симуляции подтвердили, что подход FloatForm плавно масштабируется до 64 роботов, а в перспективе — до тысяч. «Прелесть этого в значительной степени децентрализованного подхода в том, что вычисления не замедляются с ростом роя», — подчеркивает Wang. «Независимо от того, работаете ли вы с восемью лодками или с восьмьюдесятью, весь флот координируется и движется одновременно».
Помимо функциональных преимуществ, объединение роботов повышает их стабильность при наличии волн или течений, подобно тому, как это происходит с муравьиными плотами.
Механизм соединения
Роботы соединяются с помощью скрытого внутри корпуса защелкивающегося механизма. Центральный сервопривод управляет оригами-подобной структурой, которая приводится в движение для захвата или освобождения соседних модулей. Магниты с чередующейся полярностью обеспечивают надежное соединение в квадратную решетку. Важным аспектом является низкое энергопотребление механизма, который удерживает защелку в заданном положении без постоянной работы двигателя.
Ключевые факты
| Аспект | Описание |
|---|---|
| Название системы | FloatForm |
| Разработчик | MIT (Массачусетский технологический институт) |
| Основная функция | Самостоятельная сборка роботизированных лодок в плавучие конструкции |
| Источники вдохновения | Живые организмы (например, огненные муравьи), оригами |
| Применение | Адаптивная городская инфраструктура: мосты, платформы, общественные пространства на воде, экстренное реагирование |
Эта разработка может стать важным шагом к созданию более гибких и адаптивных городских сред, где водные пространства будут интегрированы в городскую жизнь более активно и динамично.
Источник: MIT News AI, Tiny robot boats build floating structures, https://news.mit.edu/2026/tiny-robot-boats-build-floating-structures-0709