23 มกราคม 2551

Swarm Robot - สังคมเจ้าหุ่นจิ๋ว

หุ่นยนต์ที่มีรูปร่างคล้ายมนุษย์ (Humanoid) เป็นศูนย์กลางของการศึกษาและพัฒนาหุ่นยนต์มาตลอดตั้งแต่ยุคแรกๆ ของการพัฒนาหุ่นยนต์ แต่ความก้าวหน้าในศาสตร์ของ Humanoid ตลอด 20 ปีมานี้กลับไม่ค่อยได้พัฒนาไปมากนัก หุ่นยนต์อาซิโมของบริษัทฮอนด้า ซึ่งออกโชว์ตัวเมื่อปี 2002 มีรูปร่างและท่าทางที่ค่อนข้างอุ้ยอ้าย และทำได้เพียงขึ้นลงบันได้อย่างช้าๆ เท่านั้น มันโยกย้ายเต้นส่ายไปส่ายมาพร้อมยกมือสวัสดี แค่พอที่จะเรียกเสียงปรบมือและความประทับใจจากผู้ชมเท่านั้น ยังทำงานที่ซับซ้อนอย่างเช่น การวิ่ง ไม่ได้ แต่ศาสตร์ของ Humanoid กำลังจะได้รับอานิสงส์จากเทคโนโลยีอื่นๆ และก้าวพ้นจุดตีบตันนี้ ไม่ว่าจะเป็นวัสดุใหม่ๆ รวมทั้งวัสดุนาโน ระบบสัมผัสและเซ็นเซอร์ที่มีความก้าวหน้าไปจนสามารถทำให้มีขนาดที่เล็กจิ๋วได้ เทคโนโลยีที่เชื่อมโยงเครื่องกลกับมนุษย์ (Man-Machine Interface) รวมไปถึงเทคโนโลยีที่ผมจะพูดถึงในตอนต่อๆ ไป ไม่ว่าจะเป็นอวัยวะกล (Bionics) สัมผัสประดิษฐ์ (Artificial Sense) ล้วนเป็นสิ่งที่จะเข้ามาทำให้ศาสตร์แห่ง Humanoid พัฒนาขึ้นไปได้

อีกกระบวนทัศน์หนึ่งของพัฒนาการด้านหุ่นยนต์ ซึ่งมองว่าการพัฒนาหุ่นยนต์เดี่ยวแบบ Humanoid ที่มีกำลังสมองมาก และทำงานซับซ้อนด้วยตัวมันเองนั้นเป็นเรื่องที่ยาก ดังนั้นทางเลือกฝั่งตรงข้ามน่าจะเป็นการสร้างหุ่นยนต์ที่คล้ายสัตว์อื่นๆ ที่ไม่ใช่มนุษย์ โดยเฉพาะสัตว์เล็กๆ อย่างแมลง ที่แต่ละตัวมีพลังสมองไม่มาก แต่เมื่อมันมารวมกันเป็นทีมหรือเป็นฝูง (Swarm Robot) พวกมันก็จะสามารถทำงานยากๆได้ แมลงอย่างมด ปลวกหรือผึ้ง ซึ่งหากมีมด ปลวก หรือ ผึ้ง เพียงตัวเดียว มันแทบจะทำประโยชน์อะไรไม่ได้เลย แต่เมื่อไรก็ตามที่มันรวมฝูงกันมันก็จะสามารถทำภารกิจที่ยุ่งยากซับซ้อนได้ ทั้งๆที่ พวกมันแทบจะไม่มีสมองเลย (มีเพียงต่อมประสาทเท่านั้น) แต่เมื่อมันรวมฝูงแล้ว มันสามารถสร้างรังที่มีโครงสร้างสลับซับซ้อน โดยเฉพาะปลวกนั้น มันสามารถสร้างจอมปลวกที่มีระบบระบายอากาศที่น่าทึ่งมาก สำหรับมดมีการแบ่งหน้าที่ต่างๆ อย่างเป็นลำดับชั้น ความซับซ้อนของฝูงแมลงที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบง่ายๆ กำลังเป็นงานวิจัยที่ฮิตมากๆ ในตอนนี้ จนเกิดเป็นสาขาใหม่ที่เรียกว่า การประมวลผลแบบฝูง (Swarm Computing) และหุ่นยนต์ที่ทำงานภายใต้แนวคิดนี้จึงถูกเรียกว่า ฝูงหุ่นยนต์ (Swarm Robot) หุ่นยนต์เล็กๆเหล่านี้สร้างได้ง่ายกว่า และหยิบยืมเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างนาโนเทคโนโลยีมาใช้ง่ายๆ เช่น หุ่นยนต์ตุ๊กแก ที่มีชื่อว่า Stickybot นั้นมีเท้าที่ใช้วัสดุเส้นใยนาโนที่เลียนแบบตีนตุ๊กแกในธรรมชาติ ทำให้มันสามารถเดินไต่หรือปีนบนผิวกระจกได้โดยไม่ตกลงมา หุ่นยนต์แมลงปอที่มีพลังยกตัวมากกว่าแมลงปอในธรรมชาติถึง 5 เท่า จากนาโนพอลิเมอร์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล หุ่นยนต์จิงโจ้น้ำที่ปลายขาทั้ง 6 ข้างของมันมีขนจำนวนมากที่ไม่ชอบน้ำซึ่งเลียนแบบจิงโจ้น้ำในธรรมชาติ ขนเล็กๆ ที่ไม่ชอบน้ำนี้มีพื้นผิวจำนวนมากที่จะเกิดแรงผลักขนาดนาโนระหว่างขนกับน้ำ ซึ่งแรงเล็กๆ เหล่านี้เมื่อสะสมรวมกันเพียงพอ ทำให้สามารถยกตัวแมลงขึ้นเหนือผิวน้ำได้