相比單獨工作的機器人，群體(ti) 性的機械結構體(ti) 協同工作所能夠取得的效率更高

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　　最近，《自然》雜誌上發表了一種新型機器人設計，設計者是來自麻省理工學院計算機科學與(yu) 人工智能實驗室的研究團隊。

　　設計優(you) 秀的機器人來協助人類進行各種重複性工作一直是相關(guan) 工程師們(men) 努力的目標。相比於(yu) 單獨工作的機器人，似乎群體(ti) 性的機械結構體(ti) 協同工作所能夠取得的效率更高。麻省理工學院設計的這種機器人正是以協同工作作為(wei) 主要的設計方向。

　　盡管機器人有各種類型，不過像是科幻作品中我們(men) 所常見的那些人形機器人反而在現實中不太常見。在實際工程應用裏，工程師會(hui) 去除掉機器人身上不必要的部分，僅(jin) 針對於(yu) 某種行為(wei) 機製進行設計，留下高度簡化的機械結構。這些機器人最後大多呈現出性能最優(you) 化以後的型態。

麻省理工學院研究團隊設計的新型機器人及其工作原理示意圖

（圖片來源：見參考文獻）

　　麻省理工學院研究團隊設計的這種新型機器人與(yu) 其說是機器的 “人”，不如說更接近於(yu) 機器“細胞”。這種新型機器人由數十個(ge) 環形單元構成，每個(ge) 環形單元直徑為(wei) 23.5厘米。這些環形單元具有感光裝置、簡單的電子元器件和可以相互吸引或分開的磁力。

　　研究人員希望讓這種新型機器人集體(ti) 行動，而非單獨進行工作。研究人員認為(wei) ，這樣的設計能讓機器人工作更加高效和穩定。環形單元在接收到光強信息後，會(hui) 通過裝置傳(chuan) 遞給周圍的單元，各個(ge) 單元經過統一的算法，確定接下來的行為(wei) 。每一個(ge) 環形單元都不需要依靠於(yu) 某一具體(ti) 的“決(jue) 策者”進行行動，而是根據外部環境協同作業(ye) 。

　　在測試實驗中，研究人員放置了24個(ge) 環形單元組成的集群。當外部光源出現時，這套係統開始以驚人的方式向其移動。整個(ge) 行為(wei) 過程如同細胞聚集移動一樣，環形單元集群會(hui) 產(chan) 生進行收縮還是擴張的判斷。研究人員具體(ti) 觀察發現，首先接收到光源的環形單元將信息傳(chuan) 遞給周邊相鄰的單元，接著在磁力與(yu) 機械結構的作用下，環形單元按照事先設定的算法規則逐步向外部光源移動。

協同工作具有很大的優(you) 勢，係統不會(hui) 因為(wei) 出現一個(ge) 單元的損壞而導致崩潰。

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　　相比於(yu) 單個(ge) 機器人的工作，協同工作具有很大的優(you) 勢。首先，它的工作容錯率很高，不會(hui) 因為(wei) 一個(ge) 單元的損壞或錯亂(luan) 導致係統崩潰。在計算機模擬測試中，10萬(wan) 個(ge) 環形單元的工作結果裏，即使有20%的單元發生故障，係統也僅(jin) 僅(jin) 是下滑一半的移動速度，移動過程並沒有被打斷。

　　其次，這樣的係統對於(yu) 工作環境有很強的適應性，集群算法會(hui) 得出最優(you) 的方案進行行動。並且，在維持簡單的工作原理下，人們(men) 可以將這些單元的功能、大小、形狀進行更改，以達到各種不同的使用要求，滿足各類實際應用的需要。例如，把追蹤光源的目標變為(wei) 躲避障礙物，或是推動物品，理論上都是可行的。將各個(ge) 單元縮小後，還能應用到醫藥領域，作為(wei) 藥物輸送的載體(ti) 。另一方麵，這種新型機器人還能進入到危險的區域進行探索、測量、采集、搜救以及運輸等等。利用這種集群擬態，它們(men) 能夠應用到許多不同的方麵，適應不同的環境，以完成不同的任務。

　　不過，這些機器人目前還處在實驗階段，在現實的工作環境下，這種適應力是否需要調整、算法是否會(hui) 產(chan) 生錯誤的決(jue) 定，以及如何及時進行自我糾錯，這些都還有待研究人員後續的分析與(yu) 測試。顯然，在實現構想之前，研究人員還有很多問題需要解決(jue) 。



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