研究人员刚刚想出了如何让机器人联合起来

研究人员刚刚想出了如何让机器人联合起来

超凡战队有超级佐德。战神金刚也有战神金刚。数十年来,单个机器人组合成一个更大、更酷(我们敢说,更厉害)的自动机一直是科幻小说的主流。但《自然通讯》杂志的一项新研究表明,变形机器人最终可能超越小说的局限,进入我们的现实。研究人员能够让自主模块化机器人(能够自我控制的机器人,如 Roomba 吸尘器)联合起来,形成一个有凝聚力的巨型机器人。未来就在眼前。

研究白蚁和蚂蚁等群居昆虫的研究人员发现,这些动物在协调的群体中可以完成它们独自无法完成的事情:搬运大型物体、消灭捕食者以及建造复杂的建筑。白蚁尤其以其非凡的能力而闻名,它们可以在没有蓝图的情况下建造复杂的房屋或白蚁丘。群体机器人也可能做到这一点。

“以在岩石密布的地形上移动为例,”主要作者、布鲁塞尔自由大学人工智能实验室 IRIDIA 的研究主任 Marco Dorigo 说道。“如果单独使用一个机器人,它们会被卡住,但如果它们彼此连接在一起,就会变得更加稳定,并可以在崎岖的地形上移动。”

每次用户为单个功能强大的机器人提出新任务时,它都需要重新设计;不能指望为建造东西而制造的机器人能够转而执行搜救任务。但机器人群可以更灵活。它们也比单个大型机器人更不易损坏,而且更容易大批量生产。同时,机器人群提供了单个机器人无法提供的功能——冗余。

多里戈说:“由于机器人群是由许多机器人组成的,如果其中有些机器人出现故障,其他机器人还可以继续工作。”这相当于投资一整套不错的厨房刀具,而不是花同样的钱买一把非常好用的蔬菜削皮刀。

然而,问题在于如何让自主机器人表现得更像团队成员。典型的方法是对机器人进行编程,使其具有自组织能力,这是蚂蚁和白蚁的运作方式,这样机器人就可以根据有关其个人周围环境的本地信息做出决策。但编程起来很棘手。另一种选择是使用一种中央控制,其中一台计算机了解每个机器人的所有信息,然后为每个机器人做出决策。

“问题在于存在通信瓶颈,即存在单点故障,”多里戈说。“如果中央计算机无法正确通信,或者发生故障,整个系统就无法正常工作。”

这有点像建造一个带有热排气口的死星,如果被鱼雷击中,就会引发连锁反应,点燃主反应堆并摧毁整艘飞船。糟糕。

多里戈和他的同事们选择了一条折衷路线。当机器人单独摇晃着走动时,它们保持自主性。但当它们相互接触形成一个更大的整体时,它们会将控制权移交给群体中的单个同伴(下面视频中继续发出红光的机器人)。杂乱无章的个体自动变成了一个强大的个体。

任何自主机器人都需要一个“大脑”,即中央处理器 (CPU),来控制其动作。它还需要一个相当于机器人神经系统的系统,将 CPU 与检查器和执行器连接起来。当 Dorigo 和他的团队的两个机器人走到一起时,一个自动机制会迫使其中一个机器人将权力移交给另一个。

“获得权力的一方将成为新机器人的大脑,”多里戈解释道,“而将权力让给它的一方将成为身体的一部分。这样一来,你就构建了一个比以前更大的神经系统。”

该系统中每增加一个机器人,都会继续执行这一任务。如果作为行动大脑的机器人受损,另一个机器人就会接替其角色——作者将这一方面描述为自我修复。

当被问及这项技术的实际应用时,多里戈不愿证实我们的未来将充满巨型机器人之间的战斗。但他确实表示,这项技术很可能会有军事应用,因此我们总是有希望的。更实际的是,我们的世界将充满越来越多的自主机器人——从智能吸尘器到自动驾驶汽车——它们需要能够相互协调活动。多里戈和他的团队设计的方法可能是实现这一目标的一种方法。

“重要的是,这篇论文并不是关于这些特定的机器人的,”Dorigo 说。“论文中介绍的机器人只是一个例子。这篇论文是关于使我们的机器人所展示的协调和自我修复成为可能的技术。”

换句话说:加油,加油,超凡战队。

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