协调数百个机器人之间的复杂行为

在2002年大片《少数派报告》中最令人难忘的一幕中，汤姆·克鲁斯(Tom Cruise)被迫躲藏在一群蜘蛛状机器人中，他们搜寻着高耸的公寓大楼。虽然大多数观众可能会因小型敏捷猎犬的替代而感到困惑，但计算机工程师可能会对他们优雅的控制系统感到惊讶。

在一个有几层楼高，有许多房间，数百个障碍物和数千个检查场所的建筑物中，数十个机器人作为一个有凝聚力的单元移动。他们以搜索模式展开，以彻底检查整个建筑物，同时拆分任务，以免浪费时间加倍返回自己的路径或重新检查其他机器人已经去过的地方。

对于人类控制器而言，这种凝聚力将很难实现，更不用说人工控制器实时计算了。

“如果控制问题在一个只有几个房间的世界中生活着三到四个机器人，并且如果通过简单的逻辑规则指定了协作任务，则可以使用最先进的工具来计算出最佳解决方案可以在合理的时间内满足任务。”杜克大学机械工程与材料科学副教授Mary Milus Yoh和小Harold L. Yoh表示：“ Michael M. Zavlanos

Zavlanos说：“而且，如果您不关心最佳解决方案，则可以在几分钟内解决更多房间和更复杂的任务，但机器人顶部仍然只有十几个。” “除此之外，当前的算法无法克服寻找解决方案的巨大可能性。”

Zavlanos及其最新博士学位于4月29日在线发表在《国际机器人研究杂志》上。研究生Yiannis Kantaros现在是宾夕法尼亚大学的博士后研究员，他提出了一种应对这一挑战的新方法，称为STyLuS *，适用于大规模最佳时间逻辑综合，它可以解决的问题比当前算法所能处理的大得多，其中有数百个机器人，数以万计的房间和高度复杂的任务，仅需很少的时间。

要了解这种新方法的基础，必须首先了解线性时态逻辑，它并不像听起来那样可怕。假设您要对少数几个机器人进行编程，以便每天从附近收集邮件并将其发送到邮局。线性时序逻辑是一种记录完成此任务所需的命令的方式。

例如，这些命令可能包括依次访问每个房屋，返回邮局，然后等待有人取回收集的邮件，然后再次出发。尽管这可能很容易用英语说出来，但用数学表达起来却更加困难。线性时间逻辑可以通过使用自己的符号来做到这一点，尽管对于普通观察者来说，它们看起来像克林贡语，但它们对于表达复杂的控制问题非常有用。

坎塔罗斯说：“使用线性一词是因为时间点具有基于离散线性时间模型的唯一后继，而时间是指使用运算符，例如直到，下一个，最终和始终。” “使用这种数学形式主义，我们可以构建复杂的命令，例如'参观除二号房屋之外的所有房屋'，'依次参观三号和四号房屋'和'等到你住过一所房屋再到五所房屋。” ”