該機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自由組隊(duì)、分離和自我修復(fù)，未來將融入AI進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)。

變形金剛

電影里，炫酷的變形金剛對(duì)我們來說再熟悉不過了，話不多說，先上兩個(gè)片段：

視頻中，那姿勢(shì)、那動(dòng)作，流暢自然，早已看呆鎂客君。

但電影終究是電影，讓我們回到現(xiàn)實(shí)中，真正的“變形金剛”是下面這樣的：

視頻看完，第一感受是電影里都是騙人的。但是，其實(shí)現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)也還不錯(cuò)，畢竟有這樣一輛炫酷的車或是飛機(jī)，還是足以讓阿姨看呆。

正題：技術(shù)的局限性

現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)入正題，不知道大家有沒有注意到，現(xiàn)實(shí)中的“變形金剛”，專業(yè)角度上看也就是一個(gè)機(jī)器人，本質(zhì)上是一款智能的系統(tǒng)，在直觀感受上，它是遲鈍的。其實(shí)關(guān)于這一方面的研究，在科學(xué)界也早已不是新鮮的話題，但研究的成果卻一直沒有達(dá)到理想中的“智能”效果，所以大家將電影和現(xiàn)實(shí)對(duì)比來看才會(huì)有巨大的心理反差。

這里沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上智能的原因在于——機(jī)器人變形系統(tǒng)現(xiàn)有的技術(shù)水平局限于兩個(gè)方面：一是通過一個(gè)中央“神經(jīng)系統(tǒng)”來控制其他機(jī)器人單元，但其拓展能力有限；二是每個(gè)機(jī)器人單元自行運(yùn)作，但只能在有限的范圍內(nèi)用固定線路進(jìn)行物理連接。顯然，這兩種技術(shù)的思路和實(shí)現(xiàn)方式都無法讓機(jī)器人系統(tǒng)具有真正的靈活性和可拓展性。

突破：基于MNS的機(jī)器人

針對(duì)此方面研究，比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)的Marco Dorigo團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了基于mergeable nervous system（MNS）的機(jī)器人，這一全新的系統(tǒng)打破了當(dāng)前的技術(shù)瓶頸，讓機(jī)器人的合并、拆分動(dòng)作都更加靈活流暢。此外，該機(jī)器人系統(tǒng)還具有自我修復(fù)性。

首先，我們先來直觀感受下它們按任務(wù)和場(chǎng)景要求迅速組隊(duì)和分離的靈敏度：

從視頻中可以看出，機(jī)器人該抱團(tuán)就抱團(tuán)、要分開就分開，從靈活度等方面來看，整體表現(xiàn)著實(shí)不賴。

那具體機(jī)器人是怎么做到根據(jù)任務(wù)或環(huán)境需要來重新構(gòu)建和配置自己的呢？

達(dá)到視頻中效果最核心的因素還是這個(gè)稱為MNS的系統(tǒng)。

首先，我們先來認(rèn)識(shí)下目前現(xiàn)有的系統(tǒng)，即傳統(tǒng)的機(jī)器人神經(jīng)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)言之，就是設(shè)計(jì)人員先選擇信號(hào)和決策架構(gòu)，其中傳感器和執(zhí)行器連接到中央處理單元，以控制機(jī)器人整合感覺輸入和協(xié)調(diào)執(zhí)行器。

但是，因?yàn)橄到y(tǒng)在設(shè)計(jì)上一開始就要求研究人員設(shè)定好信號(hào)和決策架構(gòu)，所以基于該系統(tǒng)的機(jī)器人一定是具有特定形態(tài)和特定功能的機(jī)器人，因此靈活性大大降低，也就使其少了“人味”。

而此款基于MNS的機(jī)器人，它是由一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人單元（robotic units）組成，其中負(fù)責(zé)發(fā)出合并和拆分命令的叫做“大腦單元”（the brain unit），“大腦單元”通過連接Wi-Fi收集來自其他機(jī)器人單元的數(shù)據(jù)來決定如何行動(dòng)，如實(shí)現(xiàn)特定的合并或拆分任務(wù)。

此處，值得注意的是，當(dāng)MNS機(jī)器人拆分成多個(gè)機(jī)器人模塊時(shí)，每個(gè)模塊都具備成為全新獨(dú)立機(jī)器人實(shí)體的“大腦單元”所需的全部知識(shí)。

當(dāng)然，自然而然我們就會(huì)疑惑，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，如何快速辨別出充當(dāng)“大腦單元”角色的那個(gè)機(jī)器人單元呢？

據(jù)解釋，由于MNS這一系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成了樹形結(jié)構(gòu)，所以機(jī)器人中的根單元總能被明確地識(shí)別并用作“大腦單元”。

此外，機(jī)器人的每次合并和拆分都伴隨著系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)“大腦單元”變化信息的實(shí)時(shí)更新，所以整個(gè)過程不會(huì)太耗時(shí)。

接下來，我們來看下這個(gè)機(jī)器人怎么應(yīng)對(duì)“零件”壞掉的情況：

視頻中，第一次，研究人員設(shè)定“大腦單元”壞掉，并設(shè)置了完成Y型的合并任務(wù)，實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人單元在檢測(cè)到其有故障時(shí)先彼此進(jìn)行了拆分，接著創(chuàng)建三個(gè)新的獨(dú)立的MNS機(jī)器人，這時(shí)候每個(gè)機(jī)器人都有自己的“大腦單元”，最后三個(gè)新機(jī)器人相互合并，形成新的“大腦單元”，完成Y型任務(wù)。

在第二次實(shí)驗(yàn)中，研究人員設(shè)置了一個(gè)有故障的機(jī)器人單元。這種情況下，包含故障單元的部分與MNS機(jī)器人分離，隨后，“大腦單元”又召喚了兩個(gè)新的機(jī)器人單元以恢復(fù)原來的樣子。

最后，我們來通過視頻感受下系統(tǒng)作為整體對(duì)入侵者的態(tài)度：

如視頻中，如果傳感器感應(yīng)到外部有LED燈光刺激的話，“大腦單元”會(huì)向其他機(jī)器人單元發(fā)出合并或者拆分的執(zhí)行指令，然后它們將進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來協(xié)調(diào)空間位置。

如果信息傳遞有延遲，執(zhí)行器不會(huì)在機(jī)器人單元?jiǎng)偨邮盏街噶顣r(shí)就立即執(zhí)行，而是等指令傳遞到所有單元之后再統(tǒng)一行動(dòng)。

總結(jié)

對(duì)于該機(jī)器人的未來改進(jìn)，Dorigo團(tuán)隊(duì)介紹說：“目前研究存在的主要局限是仍然需要對(duì)所有的機(jī)器人進(jìn)行編程，只有這樣才能準(zhǔn)確地告訴它們?cè)撊绾魏喜?。團(tuán)隊(duì)下一步要做的就是融入AI，讓每個(gè)機(jī)器人單元進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。”

此外，他們還計(jì)劃將MNS的概念擴(kuò)展到可重新配置的模塊化機(jī)器人，使其能在三維空間里運(yùn)行，并且具備更高的柔性和適應(yīng)性。

期待未來該技術(shù)的成熟會(huì)讓機(jī)器人擁有更加炫酷的表現(xiàn)。若您對(duì)技術(shù)十分感興趣，可以點(diǎn)下面了解詳情。

https://www.nature.com/articles/s41467-017-00109-2

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