Princeton Üniversitesi'nden araştırmacılar, ofislerdeki ışık seviyelerindeki değişimlere tepki olarak çiçek gibi açabilen birbirine bağlı mini robotlardan oluşan bir sürü geliştirdi. Bilim dergisinde yayımlanan yeni makalelerine göre, bu tür robot sürüleri gelecekte mimari tasarımlarda dinamik cepheler olarak kullanılarak, binaların değişen iklim koşullarına uyum sağlamasına ve insanlarla yaratıcı şekillerde etkileşim kurmasına olanak tanıyabilir.
Araştırmacılar, arı kovanları gibi "canlı mimariler"den ilham aldı. Yakın aralıklarla yerleştirildiğinde bal peteği gibi tek bir birim gibi davranabilen, hem katı hem de sıvı özellikler sergileyebilen ateş karıncaları bu kolektif davranışın iyi bir örneğini sunuyor. Bilim insanları, bu tür sistemleri taklit etmeye büyük ilgi duyuyor. Örneğin, geçmişte karınca benzeri robotlar inşa edilerek nemli toprağı simüle eden manyetik plastik topları kazmak için programlandı. Sıkışma olmadan yeraltını verimli bir şekilde kazabilen robot sürüleri, madencilik veya afet kurtarma gibi insan kullanımının mümkün olmayabileceği çabalar için büyük fayda sağlayabilir.
Benzer şekilde, kuş sürülerinin yuvaya dönerken veya yırtıcılardan kaçarken uçuş düzenlerini değiştirdiği de gözlemlendi. Bu tür çalışmalar, çevresel ipuçlarına yanıt olarak farklı görevleri yerine getirmek üzere etkileşim kurallarını değiştirebilen otonom robot sürülerinin geliştirilmesine yol açabilir.
Yeni makalenin yazarları, bitkilerin şekillerini yeterli güneş ışığı veya besin almak için optimize edebildiğini, çünkü bireysel hücrelerin mekanik ve diğer sinyalleşme biçimleri aracılığıyla birbirleriyle etkileşim kurduğunu belirtiyor. Buna karşılık, insanlar tarafından tasarlanan mimari büyük ölçüde statiktir ve binalarda yaşayanların günlük, mevsimsel veya yıllık iklim koşullarındaki değişimlere uyum sağlama yeteneğini engelleyen sabit, rijit elemanlardan oluşur. Daha yaratıcı yapısal tasarımlar elde etmek veya daha iyi enerji optimizasyonu sağlamak için bitkiler, böcekler ve sürüler halinde uçan kuşlardan esinlenen sürü zekası algoritmalarının tasarım sürecine entegre edilmesi konusunda çok az örnek bulunmaktadır.
Araştırmacılar, gelecekte mimaride adaptif ve dinamik cepheleri keşfetmekle ilgileniyor. Binalarda enerji üretmek ve gölge sağlamak için alg üretme panelleri kullanmak gibi biyolojik unsurları entegre etme girişimlerinden ilham aldılar. Bu tür çabaların çoğu, Abu Dabi'deki Al Bahr Kuleleri gibi dış etkenlere yanıt veren rijit mekanik modül dizilerine dayanmaktadır. Daha yakın zamanda ise mimarlar, bina havalandırmasını ve sıcaklığını kontrol etmek için sıcaklık değişimlerine yanıt veren bi-metalik kirişler ve kabuklar gibi yumuşak modül dizilerini incelemektedir.
Bir Sürü Bahçesi İnşa Ediliyor
Princeton'da bir makine mühendisi olan Merihan Alhafnawi ve çalışma arkadaşları, 'Sürü Bahçesi' (Swarm Garden) olarak adlandırdıkları kavram kanıtı projelerini tasarlamak için sürü robotiklerine yöneldi. Kolektif karar almayı kolaylaştırmak üzere tasarlanmış paylaşımlı bir iletişim protokolü sağlayan Wi-Fi ağı üzerinden birbirine bağlı 40 modüler, yeniden düzenlenebilir robotik birim oluşturdular. Bu birimlere 'SGbot' adını verdiler.
Her bot, ışık değişikliklerini algılamak için arkaya dönük bir ortam ışığı sensörüne ve en yakın komşularını bulup onlarla iletişim kurmasını sağlayan bir yakınlık sensörüne sahiptir. Ayrıca, çevresel uyarılara yanıt olarak ince bir plastik levhayı geri çekmek veya uzatmak için tasarlanmış bir aktüatöre sahiptir. Bu levhalar, çevresel uyaranlara bağlı olarak bükülebilir veya 'çiçek açabilir'.
Alhafnawi ve ekibi, Sürü Bahçesi'nin potansiyelini göstermek için iki örnek olay incelemesi tasarladı. İlkinde, 16 SGbot'u bir ofis penceresine yerleştirerek üç gün boyunca sürekli çalıştırdılar ve adaptif gölgeleme için bir Sürü Bahçesi kullandılar. Işık çok güçlü olduğunda botlar levhalarını güneşi engellemek için tam olarak uzattılar, güneş zayıfladığında ve oda karardığında ise yavaşça büküldüler. Ek simülasyonlar, dizinin atriyum alanlarında yatay olarak yerleştirildiğinde de iyi çalıştığını gösterdi.
İkinci örnek olay incelemesi, sürü robotlarının yaratıcı iç mekan tasarımı potansiyelini sergilemek için tasarlandı. Bu, Nisan 2024'te Princeton Lewis Sanat Merkezi'ndeki halka açık bir sergide 36 SGbot'tan oluşan bir diziyi içeriyordu. Gösterilerden birinde, kullanıcılar basit el hareketleriyle botların 'çiçek açmasını' ve geri çekilmesini sağlayabildi. Başka bir gösteride ise, kullanıcılar giyilebilir cihazlar takarak jest kol hareketleriyle LED renk değişikliklerini tetikleyebildiler. Yazarlardan biri, üç saat süren serginin ortasında giyilebilir bir cihazla donatılmış halde canlı bir dans bile sergiledi.
Bir sonraki adım, ekibin Sürü Bahçesi dizilerinin gerçek dünya uygulamalarının fizibilitesini belirlemek için mimarlarla işbirliği yapmasıdır. Yazarlar ayrıca, bükülme-çiçeklenme sürecinden kaynaklanan plastik levhalardaki önemli stres göz önüne alındığında daha sürdürülebilir ve dayanıklı malzemeleri keşfetmek istiyorlar. Ayrıca, origami benzeri kesimlerin çalıştırma gücünü düşürebileceğini de öne sürüyorlar.
Alhafnawi ve ekibi, "İnşa edilmiş çevrenin giderek artan bir şekilde canlı mimarilerden ilham alacağı, çevrelerine ve sakinlerine sürekli uyum sağlayan cepheler yaratacağı bir gelecek öngörüyoruz. Sürü Bahçesi, o geleceğe bir bakış sunuyor: toplu olarak güneş ışığına ve insan etkileşimine yanıt veren bir mimari sürü. Hareketle canlanan, renklerle canlı ve görünüşüyle güzel olarak sakinlerin alanlarını daha da şekillendirerek yaratıcılığı ve ifadeyi teşvik ediyor." şeklinde sonlandırdı.
