
試想在不給任何藍(lán)圖的情況下告訴機(jī)器人為你建造一座有5間臥室的房子。現(xiàn)在,科學(xué)家們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō),他們制造了能夠這樣做—即在沒(méi)有總體計(jì)劃的情況下進(jìn)行建造工作—的小型 機(jī)器人,而白蟻則是他們靈感的來(lái)源。本研究的主要作者Justin Werfel是馬薩諸塞州坎布里奇威斯研究所的研究人員,他說(shuō):“我們整個(gè)的研究課題都受到了白蟻的啟發(fā)。當(dāng)我們了解到這些小昆蟲(chóng)能夠建造不可思議的東西時(shí),我們說(shuō):"這太好了。"
人需要有一個(gè)高級(jí)的藍(lán)圖來(lái)建造某些復(fù)雜的東西,與人類不同,白蟻無(wú)需一個(gè)詳細(xì)的方案就能建造比它們體型大數(shù)百倍的復(fù)雜土墩。相反,它們會(huì)從相互間以及從其環(huán)境中獲得提示,從而知道它們應(yīng)把下一個(gè)土塊放在哪里,并最終知道如何建造一個(gè)適合于它們環(huán)境的結(jié)構(gòu)。以這種方法來(lái)使用局部信息被稱作共識(shí)主動(dòng)性。Justin Werfel及其同事利用共識(shí)主動(dòng)性來(lái)設(shè)計(jì)顯示白蟻行為的演算法,并接著將這些演算法用在了他們的機(jī)器人身上。他們的機(jī)器人只需要擁有覺(jué)察到附近有塊磚或有一個(gè)機(jī)器人的能力就能決定自己下一步的行動(dòng)。它們?cè)谂鋫淞藗鞲衅骱罂裳刂粋€(gè)柵格移動(dòng),提起并放置磚塊。如果他們覺(jué)察到其通道上有一塊磚,它們就會(huì)攜帶其負(fù)荷移至下一個(gè)空位。
它們是在沒(méi)有詳細(xì)的規(guī)劃或中央通訊的情況完成這些工作的;而為這些機(jī)器人所設(shè)的程序只是若個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則。Werfel解釋說(shuō):“有兩種類型的規(guī)則。一類是在這些機(jī)器人建造任何結(jié)構(gòu)時(shí)都遵循的相同的規(guī)則,另一類是與該特殊構(gòu)造相對(duì)應(yīng)的"交通法"。這些"交通法"會(huì)告訴位于任何位置的機(jī)器人接下來(lái)有哪些位置可允許它們前往:在任何2個(gè)相鄰的位置只能有朝著一個(gè)方向流動(dòng)的交通,它能讓機(jī)器人及建筑材料保持通過(guò)該構(gòu)造的流動(dòng)性。”
Werfel進(jìn)一步解釋了為什么機(jī)器人不會(huì)隨便找個(gè)地方放置磚塊。他說(shuō):“如果它們是在草率地進(jìn)行建造工作,那么對(duì)它們來(lái)說(shuō)在其被卡住的地方進(jìn)行建造工作將是輕而易舉的。安全性的檢查要求一個(gè)機(jī)器人觀察在其周圍緊鄰的各個(gè)地點(diǎn),關(guān)注磚塊已經(jīng)被放置的位置以及其他應(yīng)該放置磚塊的地方,并確保滿足位于局部的某些條件。”
盡管每個(gè)機(jī)器人僅“知道”簡(jiǎn)單的規(guī)則,如在何時(shí)放下一塊磚,轉(zhuǎn)身或向更高處攀登一步,但綜合來(lái)看,這些機(jī)器人展現(xiàn)了智能的行為,完成了用戶定義的結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵的是,它是由獨(dú)特的用戶定義的結(jié)構(gòu)來(lái)決定機(jī)器人需要遵循的規(guī)則。換言之,是簡(jiǎn)單的規(guī)則指導(dǎo)著設(shè)計(jì)的過(guò)程,而不是受到人類建設(shè)項(xiàng)目所需的高層次的計(jì)劃和規(guī)劃所指導(dǎo)的。
像這樣的獨(dú)立且具有分散性控制的機(jī)器人有眾多的優(yōu)點(diǎn)。Werfel解釋說(shuō):“個(gè)別的機(jī)器人可能會(huì)出毛病,但其余的機(jī)器人可繼續(xù)運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)橛幸惶庩P(guān)鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障而癱瘓。”