
試想在不給任何藍圖的情況下告訴機器人為你建造一座有5間臥室的房子?,F(xiàn)在,科學家們在《科學》雜志上報告說,他們制造了能夠這樣做—即在沒有總體計劃的情況下進行建造工作—的小型 機器人,而白蟻則是他們靈感的來源。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:“我們整個的研究課題都受到了白蟻的啟發(fā)。當我們了解到這些小昆蟲能夠建造不可思議的東西時,我們說:"這太好了。"
人需要有一個高級的藍圖來建造某些復雜的東西,與人類不同,白蟻無需一個詳細的方案就能建造比它們體型大數(shù)百倍的復雜土墩。相反,它們會從相互間以及從其環(huán)境中獲得提示,從而知道它們應把下一個土塊放在哪里,并最終知道如何建造一個適合于它們環(huán)境的結構。以這種方法來使用局部信息被稱作共識主動性。Justin Werfel及其同事利用共識主動性來設計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器人身上。他們的機器人只需要擁有覺察到附近有塊磚或有一個機器人的能力就能決定自己下一步的行動。它們在配備了傳感器后可沿著一個柵格移動,提起并放置磚塊。如果他們覺察到其通道上有一塊磚,它們就會攜帶其負荷移至下一個空位。
它們是在沒有詳細的規(guī)劃或中央通訊的情況完成這些工作的;而為這些機器人所設的程序只是若個簡單的規(guī)則。Werfel解釋說:“有兩種類型的規(guī)則。一類是在這些機器人建造任何結構時都遵循的相同的規(guī)則,另一類是與該特殊構造相對應的"交通法"。這些"交通法"會告訴位于任何位置的機器人接下來有哪些位置可允許它們前往:在任何2個相鄰的位置只能有朝著一個方向流動的交通,它能讓機器人及建筑材料保持通過該構造的流動性。”
Werfel進一步解釋了為什么機器人不會隨便找個地方放置磚塊。他說:“如果它們是在草率地進行建造工作,那么對它們來說在其被卡住的地方進行建造工作將是輕而易舉的。安全性的檢查要求一個機器人觀察在其周圍緊鄰的各個地點,關注磚塊已經(jīng)被放置的位置以及其他應該放置磚塊的地方,并確保滿足位于局部的某些條件。”
盡管每個機器人僅“知道”簡單的規(guī)則,如在何時放下一塊磚,轉身或向更高處攀登一步,但綜合來看,這些機器人展現(xiàn)了智能的行為,完成了用戶定義的結構。關鍵的是,它是由獨特的用戶定義的結構來決定機器人需要遵循的規(guī)則。換言之,是簡單的規(guī)則指導著設計的過程,而不是受到人類建設項目所需的高層次的計劃和規(guī)劃所指導的。
像這樣的獨立且具有分散性控制的機器人有眾多的優(yōu)點。Werfel解釋說:“個別的機器人可能會出毛病,但其余的機器人可繼續(xù)運行。整個系統(tǒng)不會因為有一處關鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障而癱瘓。”