會(huì)自我修復(fù)的機(jī)器人

 

　　在自然界，一些動(dòng)物或昆蟲(chóng)在部分肢體受傷后，能夠通過(guò)自身調(diào)節(jié)，很快恢復(fù)生存和活動(dòng)能力。例如狗，在爪子受傷后，它會(huì)改變走路的姿勢(shì)，以避免給傷口施加壓力；這種適應(yīng)技能來(lái)自經(jīng)驗(yàn)——它知道身體應(yīng)如何移動(dòng)并尋找備選方案。又如蟈蟈，在失去一條腿的情況下，仍能繼續(xù)爬行和覓食。這是一些物種經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化而形成的一種本能或策略，也是一個(gè)物種能否延續(xù)的關(guān)鍵。

 

　　受此啟發(fā)，科學(xué)家們也想借助自然界的這種學(xué)習(xí)能力，研發(fā)一種“不需要提前設(shè)定和人來(lái)操控，受損后能自行適應(yīng)新情況，改變活動(dòng)方式，直至完成任務(wù)”的機(jī)器人，以代替人類(lèi)去執(zhí)行某些特定任務(wù)。由法國(guó)巴黎第六大學(xué)的讓一巴蒂斯·穆雷和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一個(gè)50厘米高的6條腿步行機(jī)器人，就是這方面的一項(xiàng)最新成果。相關(guān)的論文發(fā)表在最新出版的英國(guó)《自然》雜志上。

 

　　穆雷的團(tuán)隊(duì)是通過(guò)一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法和計(jì)算機(jī)程序，來(lái)引導(dǎo)機(jī)器人模仿動(dòng)物的自適應(yīng)能力。這個(gè)算法和程序的核心，是為機(jī)器人建立一個(gè)關(guān)于如何行走的知識(shí)庫(kù)，并賦予每個(gè)動(dòng)作一個(gè)“值”來(lái)體現(xiàn)它們?cè)谖C(jī)中會(huì)有多大用處。這些“值”像直覺(jué)一樣。就受傷的狗而言，它知道要想重新走路，就必須學(xué)會(huì)承重方式，而嗅聞或搖尾巴之類(lèi)的動(dòng)作，在這個(gè)時(shí)候起不到任何作用。然后這些“值”被用來(lái)指導(dǎo)一種名為“智能試錯(cuò)”的學(xué)習(xí)算法，通過(guò)測(cè)試來(lái)查看補(bǔ)償行為是否有助于機(jī)器人即便在受損的情況下仍能繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

 

　　測(cè)試在極其苛刻的條件下進(jìn)行：那個(gè)6條腿的機(jī)器人遭受了包括腿部受傷、斷裂和丟失在內(nèi)的5種不同的損傷；它的一個(gè)機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)還被“殘忍”地用14種不同方法弄斷，但最終都成功地利用這種算法和程序，在兩條腿都折斷的情況下，只過(guò)了兩分鐘便繼續(xù)走動(dòng)起來(lái)。測(cè)試結(jié)果表明：如果一種行為不管用，機(jī)器人有足夠的智慧來(lái)排除整個(gè)行為類(lèi)型，轉(zhuǎn)而嘗試一個(gè)新的類(lèi)型。

 

　　行家分析認(rèn)為，盡管機(jī)器人已經(jīng)改變了包括制造業(yè)在內(nèi)的很多行業(yè)，并大幅延展了人類(lèi)所能達(dá)到的領(lǐng)域，如太空、深海、災(zāi)區(qū)等，但與某些受傷后能自行恢復(fù)的的動(dòng)物相比，機(jī)器人在受傷后往往顯得很“無(wú)助”，有時(shí)僅因個(gè)別部件出錯(cuò)就會(huì)使它變?yōu)?ldquo;廢鐵一塊”，從而造成重大損失；這種損失在周期很長(zhǎng)、費(fèi)用昂貴的宇宙探測(cè)領(lǐng)域顯得尤為嚴(yán)重。因此，這項(xiàng)旨在使機(jī)器人在意外情況下找到自己解決復(fù)雜問(wèn)題，具有自適應(yīng)能力的新技術(shù)的問(wèn)世，無(wú)疑具有重大而深遠(yuǎn)的意義。