ペンシルベニア州立大学のイゴール・アロンソン教授率いる国際研究チームが、音波による通信で協調する超小型ロボット群の理論モデルを開発した。
研究成果は8月12日にPhysical Review X誌で発表された。このロボット群は自然界のコウモリ、クジラ、昆虫の音響コミュニケーションからヒントを得て設計されている。
各ロボットは音響エミッター、検出器、モーター、マイクロフォン、スピーカー、発振器から構成される単純な電子回路である。ロボット群は自己組織化し、形状変化と自己修復が可能で、狭いスペースの移動や変形後の再生ができる。
将来的には災害地域の探査、汚染清浄化、体内での薬物配送などの応用が期待される。今回の研究は計算シミュレーションによるもので、物理的なロボットは製造されていない。
共著者はルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘンのアレクサンダー・ツィープケ、イワン・マリシェフ、アーウィン・フライで、ジョン・テンプルトン財団が研究資金を提供した。
From: 
Tiny ‘talking’ robots form shape-shifting swarms that heal themselves
【編集部解説】
この研究は現時点では理論段階にあり、実際の物理的なロボットは製造されていません。しかし、シミュレーション結果が示す集合知能の可能性は、マイクロロボティクス分野において画期的な意味を持ちます。
これまでのマイクロロボット制御は主に化学シグナリングに依存していましたが、音響通信の導入により大幅な性能向上が期待されています。音波はエネルギー損失がほぼなく、化学信号より高速かつ長距離の伝播が可能で、設計の単純化も実現できます。
注目すべきは、各ロボットの構成要素が極めてシンプルな点です。モーター、マイクロフォン、スピーカー、発振器という基本的な電子回路のみで集合知能が創発する仕組みは、従来の複雑なロボットシステムとは一線を画します。
この技術の応用範囲は多岐にわたります。災害現場での危険物質探知、汚染環境の浄化作業、さらには人体内での薬物配送システムなど、従来のロボットでは困難だった領域での活用が見込まれています。
特に医療分野では、自己修復機能を持つロボット群が体内で損傷を受けても機能を維持し続ける特性が重要です。これにより、より安全で効果的な標的治療が実現する可能性があります。
一方で、群集ロボットの制御における予期しない行動パターンの発生や、音響通信の盗聴・妨害といったセキュリティリスクも考慮すべき課題として挙げられます。また、医療応用においては厳格な安全性基準をクリアする必要があります。
研究チームは今後、理論モデルの物理的実装に向けた実験的検証を進める予定です。ジョン・テンプルトン財団からの資金提供により、この革新的技術の実用化に向けた取り組みが加速することが期待されます。
【用語解説】
活性物質（Active Matter）
自走する微小生物学的・合成エージェントの集合行動を研究する分野。細菌の群れから生細胞、マイクロロボットまでを対象とする。
集合知能（Collective Intelligence）
個々が単純な能力しか持たない要素が集まることで創発する知能的な行動パターン。個体では不可能な複雑なタスクが群れで実行可能になる現象。
音響エミッター・検出器
音波の送受信を行う装置。マイクロロボットが互いに通信し、位置情報や状態を共有するための核となる技術要素。
エージェントベースモデル
個々の行動主体（エージェント）の行動ルールを定義し、その相互作用から全体の挙動を解析する計算手法。
自己組織化
外部からの指示なしに、システム内の要素が自発的に秩序ある構造を形成する現象。
【参考リンク】
ペンシルベニア州立大学（外部）
1855年創立の米国有数の公立研究大学。19のキャンパスを持つ総合大学
ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン（外部）
1472年創立のドイツ最古級大学。44名のノーベル賞受賞者を輩出
ジョン・テンプルトン財団（外部）
科学と宗教の境界領域研究を支援する慈善財団。年間約1億5千万ドル助成
【参考記事】
Tiny robots use sound to self-organize into intelligent groups（外部）
ペンシルベニア州立大学公式発表。音響通信マイクロロボット群研究詳細
Sonic Swarms: How Tiny Robots Use Sound to Think and Move（外部）
自然界集合行動を模倣したロボット群音響通信システム技術解説記事
How does ‘collective intelligence’ emerge among tiny robots?（外部）
アロンソン教授インタビュー。105万8千ドル研究助成による集合知能研究
Tiny robots use sound to self-organize into intelligent groups（外部）
EurekAlert!研究発表記事。音響通信活用の自己組織化能力詳細解説
【編集部後記】
音で「会話」するロボット群という発想は、まるでSF映画の世界ですが、現実のものとなりつつあります。皆さんは、このような集合知能を持つマイクロロボットが実用化された時、どのような分野での活用を期待されますか？医療現場での精密治療、災害現場での人命救助、環境汚染の浄化など、可能性は無限に広がっています。
一方で、群れで行動するロボットに対する不安や疑問もあるのではないでしょうか。innovaTopia編集部では、このような最先端技術が私たちの生活にもたらす変化について、読者の皆さんと一緒に考えていきたいと思っています。ぜひSNSで、この技術についてのご意見や期待をお聞かせください。
