Dr. Volker Strobel, investigador postdoctoral; profe. Marco Dorigo, director científico de la FRS-FNRS; y Alexandre Pacheco, estudiante de doctorado. Investigadores de la Université Libre de Bruxelles en Bélgica. Fuente: IRIDIA, Université Libre de Bruxelles
En un nuevo estudio, los investigadores de la Université libre de Bruxelles demuestran el potencial de la tecnología blockchain, conocida por las criptomonedas como Bitcoin y Ethereum, para asegurar la coordinación de enjambres de robots. En experimentos realizados con robots reales y simulados, muestran cómo la tecnología blockchain permite que el enjambre de robots neutralice los robots dañinos sin intervención humana, lo que permite el despliegue de enjambres de robots autónomos y seguros. Sus trabajos se publican en la revista Robótica científica.
Los enjambres de robots son sistemas de varios robots que consisten en varios robots que trabajan juntos para completar una tarea. No necesitan una unidad de control central, pero el comportamiento colectivo del enjambre es más bien el resultado de interacciones locales entre los robots. Gracias a esta descentralización, los enjambres de robots pueden operar independientemente de una infraestructura externa como Internet. Esto los hace particularmente adecuados para su uso en muchos entornos diferentes, como subterráneos, submarinos, en alta mar y en el espacio.
Aunque las aplicaciones actuales de la robótica de enjambres solo se demuestran en entornos de investigación, los expertos predicen que en un futuro cercano, los enjambres robóticos nos apoyarán en nuestra vida diaria. Los enjambres robóticos pueden monitorear el medio ambiente, realizar exploraciones submarinas, inspeccionar infraestructuras y gestionar los desechos, lo que contribuye significativamente a la transición hacia un futuro libre de fósiles, de baja contaminación y de alta calidad de vida. En algunas de estas actividades, los enjambres de robots incluso superarán a los humanos, lo que generará resultados de mayor calidad y garantizará nuestra seguridad.
Sin embargo, cuando se implementan enjambres de robots en el mundo real, es muy probable que algunos de los robots del enjambre fallen (debido a condiciones climáticas severas, por ejemplo) o incluso sean pirateados. Dichos robots no se comportarán según lo previsto y se denominan robots “bizantinos”. Investigaciones recientes han demostrado que las acciones de una minoría muy pequeña de estos robots bizantinos en un enjambre pueden, como un virus, propagarse por todo el enjambre y colapsar todo el sistema. Si bien los problemas de seguridad son fundamentales para el despliegue real de enjambres robóticos, falta investigación sobre la seguridad en la robótica de enjambres.
En las redes de Internet, los usuarios bizantinos, como los piratas informáticos, no pudieron manipular la información utilizando la tecnología blockchain. La tecnología Blockchain es la tecnología detrás de Bitcoin: permite a los usuarios ponerse de acuerdo sobre “quién es dueño de qué” sin tener que recurrir a un tercero de confianza, como un banco.
Originalmente, la tecnología blockchain solo estaba destinada a intercambiar unidades de una moneda digital como Bitcoin. Sin embargo, unos años después del lanzamiento de Bitcoin, el marco Ethereum introdujo contratos inteligentes basados en cadenas de bloques: estos contratos inteligentes son códigos de software que se ejecutan en la red de cadenas de bloques. Dado que este código no puede ser manipulado ni detenido por nadie, los contratos inteligentes permiten “el código es ley”: los contratos se ejecutan automáticamente y no requieren la ejecución de un tercero de confianza, como un tribunal.
Sin embargo, no estaba claro si grandes enjambres de robots podrían controlarse mediante blockchain y contratos inteligentes. Para responder a esta pregunta abierta, los investigadores presentaron un estudio exhaustivo en el que participaron robots reales y simulados en un escenario de detección colectiva: el propósito de un enjambre de robots es estimar una característica ambiental.
Para hacer esto, los robots deben probar el entorno y luego acordar el valor de la característica. En los experimentos, cada robot es miembro de una red blockchain mantenida por los propios robots. Los robots envían sus estimaciones de las características ambientales a un contrato inteligente que comparten todos los robots del enjambre.
Estas estimaciones son agregadas por el contrato inteligente, que las utiliza para generar la estimación solicitada del elemento ambiental. En este contrato inteligente, los investigadores implementaron mecanismos económicos que aseguran que los robots buenos (no bizantinos) sean recompensados por enviar información útil, mientras que los robots bizantinos dañinos son castigados. La economía robótica resultante evita que los robots bizantinos participen en las actividades del enjambre e influyan en el comportamiento del enjambre.
Agregar una cadena de bloques a un enjambre de robots aumenta los requisitos computacionales de los robots, como el uso de CPU, RAM y espacio en disco. De hecho, era una pregunta abierta si era posible ejecutar el software blockchain en enjambres reales de robots. Los experimentos en este estudio han demostrado que esto es posible, ya que los requisitos computacionales son factibles: el uso adicional de CPU, RAM y espacio en disco tiene poco efecto en el rendimiento del robot.
Esta integración exitosa de la tecnología blockchain en enjambres robóticos allana el camino para una amplia gama de aplicaciones robóticas seguras. Para fomentar estos desarrollos futuros, los investigadores lanzaron sus marcos de software como código abierto.
Más información:
Volker Strobel et al., Los enjambres de robots neutralizan a los robots bizantinos dañinos con una economía de fichas basada en blockchain, Robótica científica (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.abm4636