適應(yīng)環(huán)境，協(xié)同工作和推選領(lǐng)導(dǎo)這三件事，機器人已經(jīng)學(xué)會了
一群小型機器人已經(jīng)將團隊合作提升到下一個層次，將他們的神經(jīng)系統(tǒng)連接起來，并將它們合并成一個「大腦」。
最新一期《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文中描述了機器人及其「可調(diào)節(jié)的神經(jīng)系統(tǒng)」。該技術(shù)允許一個全新的類機器人，庫卡機器人，它可以像中央處理器的機器人一樣健壯，但也可以作為一組自我組裝的機器來適應(yīng)。
論文合著者MarcoDorigo說，工業(yè)機器人維修，可移植的神經(jīng)系統(tǒng)是一種「中間軟件」，允許機器人在不失去自我組織的好處的情況下協(xié)調(diào)工作。
Dorigo是比利時科學(xué)研究基金的研究主管，也是布魯西勒大學(xué)圖書館的人工智能實驗室Iridia的聯(lián)席主任。他和同事們設(shè)想，未來的機器人將會有一個特定的功能，將機器人單元連接在一起，形成獨特的形狀和大小來完成特定的工作。
在實驗室實驗中，機器人合并，分開，重新連接到各種形狀，每次保持它們的感官和運動功能。他們加入了機器人單元，這些機器人單元有一個特定的工具來完成任務(wù)，比如舉起一塊假磚，通過消除或替換一個失靈的大腦單元來自我修復(fù)。
可調(diào)節(jié)的神經(jīng)系統(tǒng)是機器人世界中最好的，機器人有一個中央控制器，它向機器的其他部分發(fā)送信號來控制馬達，移動四肢或其他功能。例如，如果這些機器人中有幾個在一起建造磚墻，你可以讓一個負責運送水泥，另一個負責堆砌磚塊。Dorigo說，你知道誰應(yīng)該負責，你可以編程電腦，讓機器人做你想做的事。
如果你需要在這個過程中增加更多的機器人，來分類磚塊或者混合水泥，機器人之間的交流就會變得更加復(fù)雜，信息之間的交流也會變得很困難。如果磚塊堆垛機壞掉了，除非它被重新編程，否則這個停止器無法完成任務(wù)。整個系統(tǒng)很快就會崩潰。
這些機器人可以連接起來，對它們的環(huán)境做出反應(yīng)，并將權(quán)力委托給一個小組的單個成員。也可以添加新的機器人和合并組，如果機器人的領(lǐng)導(dǎo)者被損壞或者電池耗盡，其他的機器人可以選擇一個新的領(lǐng)導(dǎo)者并繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。
機器人也可以連接起來，這樣它們就能完成自己無法完成的任務(wù)。研究小組演示了一個機器人，為了舉起一塊磚，必須與另一個手臂相連的機器人連接。
能夠和諧工作的機器人并不少見，比如飛行無人機可以一起跳舞，重建陣型。Dorigo說，不同之處在于，這些無人機經(jīng)常以預(yù)先編程的方式運行，利用它們的能力來感知它們的位置。因此它們適應(yīng)能力有限。
而這些機器人可以通過連接創(chuàng)造一種神經(jīng)系統(tǒng)，決定哪一個是大腦，庫卡機器人驅(qū)動器維修，這種安排使團隊能夠適應(yīng)新的環(huán)境。在一段視頻中，一個機器人停止運作，另一個機器人選擇了新的領(lǐng)導(dǎo)者，機器人知道他們的領(lǐng)導(dǎo)已經(jīng)停止工作了，因為它不承認來自其他人的信號。
該論文第一作者NithinMathews說，這種裝置之所以能起作用，是因為這些機器人都有一個與它們相連的其他機器人的內(nèi)部地圖，而這張地圖看起來就像一棵層次分明的樹。當領(lǐng)頭機器人停止工作時，其他人可以看到它們在樹上的位置，那些更接近「根」的人更有可能被選為領(lǐng)導(dǎo)。
此外，當兩組機器人結(jié)合在一起時，第一組的領(lǐng)導(dǎo)者可以將其他機器人的內(nèi)部地圖轉(zhuǎn)換成第二組的領(lǐng)導(dǎo)，放棄領(lǐng)導(dǎo)地位，成為現(xiàn)在更大的群體的一部分。
Mathews說部分靈感來源于黏菌，它們是簡單的有機體，結(jié)合在一起，表現(xiàn)為一種超級有機體。這些機器人的工作方式類似。「黏液霉菌可以作為單一的身體聚集在一起，但神經(jīng)系統(tǒng)卻不見了，高階動物的神經(jīng)系統(tǒng)與單個大腦單元有關(guān)。我們想，『讓這些世界在一起吧。』」
雖然到目前為止使用的機器人非常簡單，但成就表明，機器人可以接受訓(xùn)練，以適應(yīng)新的環(huán)境。它們甚至可以由許多部分組成：想象一下，一個機器人正在使用一只手臂來撿起什么東西，手臂被損壞了，那個機器人可以去尋找新的肢體。
「這就像一群人聚集在一起蓋房子，」Dorigo說，每個人都知道該做什么，但如果沒有結(jié)構(gòu)，沒有等級，建造房子是很困難的。這些新機器人創(chuàng)造了他們自己的等級制度，他們選擇一個人作為領(lǐng)導(dǎo)者，這可以指導(dǎo)其他人。
模塊化機器人有更大的靈活性，世界各地的一些研究團隊已經(jīng)證明了成群的機器人不是由中央大腦控制的，而是每一個都有計算機程序，允許它們組織和工作。這些系統(tǒng)更加健壯。如果一個機器人壞掉了，其他人就可以不需要重新編程就能完成這項工作。
但他們也面臨著自己的挑戰(zhàn)。主要是每個機器人必須被編程，以便當它在一個群體中工作時，集體執(zhí)行所需的任務(wù)。這是一件非常困難的事情。
這些新機器人本質(zhì)上是一群由Wi-Fi通信的模塊化單元。當它們結(jié)合在一起時，它們將控制割讓給接管整個生物體的一個單位。任何單位都可以成為大腦，他們?nèi)绾畏艞壙刂瓶梢噪S機發(fā)生，也可以根據(jù)整體需要進行更多的指導(dǎo)。
一旦連接起來，大腦單元就會發(fā)出高級指令，將集體神經(jīng)系統(tǒng)傳播到其他單位。如果一個高級的命令是針對某一個單位的，比如說F單元需要撿起一塊磚，機器人自己的神經(jīng)系統(tǒng)將命令轉(zhuǎn)換為正確的動作。這使得編程更簡單，并且需要更少的計算處理。
在這個演示中，機器人通過在兩個維度的地板上滾動來工作，它們之間的連接是剛性的。Dorigo和團隊想要將這項技術(shù)推進到具有柔性關(guān)節(jié)的機器人裝置，并能在三維空間中自由移動。