ロボットはカメラ、レーダー、GPSなしでどのように周囲を「見る」のか

デジタル技術、コンピューティング、ロボット工学の技術的進歩により、街中を無人で走行する車両、障害物を避けながら歩くロボット、自律型掃除機、さらには芝刈り機を見ても、私たちはもはや驚かなくなりました。

研究者たちは、カメラ、レーダー、コンパス、地理位置情報を使わずに空間の形状を認識することで、何らかの方法でろうそくの時代に戻ろうとしました。まるで、盲目的に、場所の構成を把握しようとしているかのようです。

数学のおかげで賭けは成功しました。 フィジカルレビューリサーチ 4月26日から、ランジュバン研究所とガリバー研究所（ESPCI-PSL-CNRS）のパリのチーム。彼らのロボットはかなり単純なおもちゃです。Spheroブランドの直径7センチの球体で、障害物がない限り毎秒5センチの速さで直線に進むことができます。初歩的だが巧みにプログラムされた脳にもかかわらず、この透明なボールは、数分間のランダムな探索で、円の形をした痕跡、三角形の痕跡、さらには塔の輪郭のある他の形さえも区別することができました。エッフェル塔や自由の女神像など、はるかに複雑です。他の実験では、ロボットは研究者がロボットに転がらせた26の「巨大な」アルファベットの文字を「読む」ことができました。

「彼らのアイデアは実に巧妙です。形を認識するために形を見る必要はないということを示しています。」ロボット群の専門家であるガリバー研究所所長オリヴィエ・ドーショ氏はそう強調する。

形の「辞書」

この偉業のために、ロボットは直線を走り、壁に到達すると停止し、ランダムに反対方向に進みます。しかし、囲いの形状をどのように推測できるでしょうか? まず、古い数学の魔導書を調べて、2 つの公式を示します。1 つは 1850 年に Augustin-Louis Cauchy が提唱したもので、形状に関係なく、「弦」(壁上の 2 点を結ぶ直線) の平均長さは、形状の面積と周囲の比率に比例します。後者は、正方形の場合、辺を 4 で割った値になります。もう 1 つの公式は、1862 年にアイルランド人の Morgan Crofton が提唱したものです。長さの平均の 3 乗は、面積の 2 乗を周囲で割った値に比例します。

次に、ロボットに2つの「停止」間の長さの平均を求めるように指示します。 そしてその立方体から、図形の面積と周囲長を推測します。最後に、一連の図形に十分に異なる面積と周囲のペアがある場合、これら 2 つの量を形状に関連付ける「辞書」を構築して、ロボットが直接認識できるようにすることができます。これは 26 文字には有効ですが、たとえば 6 と 9 がこの基準によれば「同一」である数字には有効ではありません。つまり、すべてが順調に進むのです。

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