Введение. 
Псевдоаналоговая коммуникация в группе роботов

В связи с активным развитием исследований в области групповой робототехники актуальной является задача по организации управления группой роботов, т. е. обеспечения такого поведения группы, при котором она действует согласованно [7].

Различают два подхода к организации группового управления: централизованный и децентрализованный (распределенный). Оба этих подхода имеют очевидные преимущества и недостатки, но децентрализованное управление представляется более надёжным и эффективным [9]. Для организации децентрализованного управления группой роботов в настоящее время применяются самые разнообразные методы, обзор которых можно найти в [6, 9]. В данной работе используется подход, основанный на моделировании социального поведения в группах роботов.

Организация социального поведения основана на внутривидовой коммуникации в сообществе животных. Мы будем рассматривать коммуникацию как средство реализации социального поведения. Это полностью согласуется с представлениями современных этологов и социобиологов [12].

Очевидно, что внутривидовые коммуникации среди животных биологически целесообразны и, более того, форма и характер этих коммуникаций обусловлены структурой особи и особенностями её среды обитания. Например, рыбы больше ориентируются на визуальные сообщения, птицы — на акустические, а млекопитающие в основном предпочитают химическую сигнализацию [14]. Но в любом случае эти коммуникации локально ограничены, т. е. адресованы в первую очередь соседям — членам той же стаи (семьи) или обитателям того же ареала [13].

В реальном мире (в природе) коммуникации между особями (внутривидовые коммуникации, как, впрочем, и любые другие) отличаются ненадежностью, размытостью, нечёткостью посылаемых сигналов и неоднозначностью возникающей реакции на принятый сигнал. Это обусловлено не только несовершенством самих организмов и их рецепторов или помехами со стороны окружающей среды и других участников группы.

Гораздо более важным моментом является континуальный характер транслируемых сообщений [13]. Он определяет принципиальную невозможность четко выделить в процессе коммуникации животных отдельные сигналы. Даже если исследователям удается (как им кажется) выделить отдельные элементы коммуникации (звуки, позы и т. д.), то практически всегда речь идёт о совокупности этих элементов. В лучшем случае, процесс коммуникации можно разделить на отдельные коммуникационные акты. С другой стороны, даже отдельный коммуникационный акт обычно имеет несколько назначений и, соответственно, может вызывать несколько реакций. Например, песня самца зяблика одновременно выполняет функцию охраны территории (функция первого порядка), рассредоточения пар (функция второго порядка) и регуляции плотности популяции (функция третьего порядка) [1].

Как правило, общение животных осуществляется одновременно по нескольким каналам связи. Например, «язык» пчел мультимодален и имеет визуальный, тактильный, слуховой и химические аспекты. Более того, один и тот же сигнал (точнее, их совокупность) в разных контекстах может вызывать разную ответную реакцию. Под контекстом здесь понимается не только состояние особи, но и внешние факторы, например, время года или территория, на которой происходит общение между особями.

Исходя из этих соображений, сообщения едва ли можно представить в качестве неких дискретных сущностей, индивидуализированных с точки зрения структуры [13]. Фактически посылаемый сигнал в этом случае является аналоговым.

Тем не менее, в результате коммуникации с помощью нечётких сигналов группы животных успешно реализуют социальное поведение и достигают стоящих перед ними целей: продолжать свою жизнедеятельность и обзаводиться потомством. Недостаточно высокое качество и ненадежность каналов связи не являются фатальными для деятельности животных.

Различают явную и неявную коммуникацию (обмен данными). Неявный обмен данными происходит через окружающую среду, а явный обмен позволяет сообществу быстрее реагировать на возникающие ситуации. Социальное поведение подразумевает в первую очередь явный обмен информацией, поэтому мы будем ориентироваться именно на него. Исходя из вышесказанного, предлагается (для большего правдоподобия и приближения к образцу) не пытаться создать и использовать «идеальный» канал связи — высокоскоростной канал с гарантированной доставкой сообщений. И наша задача — показать, что не самый высокоскоростной и не очень надежный канал связи позволяет реализовать общение в рамках моделей социального поведения.

Это не значит, что следует искусственно занижать характеристики этого канала. Быстродействие канала обмена данными определяется быстродействием особи (в нашем случае — робота). Если, прежде чем совершать какое-то действие, он должен согласовывать его с другими участниками группы (или получить от них недостающие данные для принятия решения), то суммарное время обмена данными и время принятия решения должно быть не больше, чем интервал между подачей двух управляющих сигналов на эффекторы робота.