Zvířata se zvukem dorozumívají už miliony let - od pískání netopýrů po cvrlikání hmyzu. Právě tahle schopnost inspirovala vědce, kteří vytvořili mikroroboty schopné používat zvukové vlny ke komunikaci a koordinaci pohybu. Výsledkem je roj robotických jednotek, které dokážou spolupracovat s přesností hejna ryb nebo roje včel.

Vedoucí výzkumu, profesor Igor Aronson z Penn State, popisuje tyto mikrostroje jako první krok k „živé“ technice, která dokáže reagovat na prostředí, přizpůsobovat se mu a fungovat bez centrálního řízení.

„Představte si roj komárů nebo včel,“ vysvětluje Aronson. „Jejich pohyb vytváří zvuk, a ten je zároveň drží pohromadě. V tom je síla kolektivní inteligence.“

Zdroj: Shutterstock

Stroje, které se organizují samy

Každý z těchto drobných robotů - menší než zrnko rýže - má vlastní mikrofon, reproduktor, motor a jednoduchý oscilátor. Díky tomu dokáže nejen vydávat zvuk, ale také slyšet své okolí. Jakmile se k sobě několik robotů přiblíží, začnou synchronizovat svůj rytmus a vytvářejí společné „zvukové pole“. Pokud se roj rozpadne, jednotky samy zareagují, znovu se najdou a spojí. Tato schopnost „sebeléčení“ může být klíčová třeba při práci v těle člověka, kde by se mohly roboti rozptýlit krevním řečištěm a znovu spojit v cílové oblasti, například u nádoru nebo místa infekce.

Od laboratoře k reálnému světu

Zatím jde o počítačové modely a simulace, které testují principy takzvané aktivní hmoty - tedy systémů, kde se jednotlivé částice nebo organismy samy pohybují a ovlivňují. Přesto už první výsledky ukazují, že zvuk může být efektivnějším komunikačním nástrojem než chemické signály, které dosud v podobných experimentech převažovaly.

Zvukové vlny totiž cestují rychleji, dál a s menší ztrátou energie. Roboti tak mohou „slyšet“ jeden druhého i na vzdálenost, která by byla pro chemickou komunikaci nepřekonatelná.
Aronson dodává, že právě jednoduchost je na projektu to nejzajímavější: „Každý robot je extrémně primitivní. Ale když jich je dost, vzniká chování, které působí téměř inteligentně.“

Tým z Penn State vidí v této technologii obrovský potenciál. Je pravděpodobné, že v budoucnu by mohly mikroroboti čistit znečištěné vodní plochy, dostávat se do radioaktivních oblastí, nebo dokonce putovat lidským tělem, aby přesně dopravily léky na místo určení. Jejich odolnost a schopnost regenerace by mohla zásadně změnit přístup k lékařským zákrokům – zejména tam, kde je nutná maximální přesnost a minimální zásah do tkání.

Paradoxem je, že tito roboti nejsou „chytří“ v klasickém smyslu slova. Nemají algoritmus strojového učení ani čipy s AI. Jejich inteligence vzniká z interakce, z prostého fyzikálního jevu - rezonance a synchronizace zvuku. Když se jednotlivé oscilátory naladí na stejnou frekvenci, chovají se jako celek.