會自我修復(fù)的機(jī)器人

 

　　在自然界，一些動物或昆蟲在部分肢體受傷后，能夠通過自身調(diào)節(jié)，很快恢復(fù)生存和活動能力。例如狗，在爪子受傷后，它會改變走路的姿勢，以避免給傷口施加壓力；這種適應(yīng)技能來自經(jīng)驗(yàn)——它知道身體應(yīng)如何移動并尋找備選方案。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)過漫長的演化而形成的一種本能或策略，也是一個物種能否延續(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)定和人來操控，受損后能自行適應(yīng)新情況，改變活動方式，直至完成任務(wù)”的機(jī)器人，以代替人類去執(zhí)行某些特定任務(wù)。由法國巴黎第六大學(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《自然》雜志上。

 

　　穆雷的團(tuán)隊(duì)是通過一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法和計算機(jī)程序，來引導(dǎo)機(jī)器人模仿動物的自適應(yīng)能力。這個算法和程序的核心，是為機(jī)器人建立一個關(guān)于如何行走的知識庫，并賦予每個動作一個“值”來體現(xiàn)它們在危機(jī)中會有多大用處。這些“值”像直覺一樣。就受傷的狗而言，它知道要想重新走路，就必須學(xué)會承重方式，而嗅聞或搖尾巴之類的動作，在這個時候起不到任何作用。然后這些“值”被用來指導(dǎo)一種名為“智能試錯”的學(xué)習(xí)算法，通過測試來查看補(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)。

 

　　測試在極其苛刻的條件下進(jìn)行：那個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，只過了兩分鐘便繼續(xù)走動起來。測試結(jié)果表明：如果一種行為不管用，機(jī)器人有足夠的智慧來排除整個行為類型，轉(zhuǎn)而嘗試一個新的類型。

 

　　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)的的動物相比，機(jī)器人在受傷后往往顯得很“無助”，有時僅因個別部件出錯就會使它變?yōu)?ldquo;廢鐵一塊”，從而造成重大損失；這種損失在周期很長、費(fèi)用昂貴的宇宙探測領(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)雜問題，具有自適應(yīng)能力的新技術(shù)的問世，無疑具有重大而深遠(yuǎn)的意義。