接觸過小孩子的人都知道，想要讓一個孩子聽話已經(jīng)很困難了，同時控制多個孩子幾乎是不可能的。我國曾用無人機(jī)實現(xiàn)的空中拼字、拼圖表演是經(jīng)過了復(fù)雜精細(xì)的算法反復(fù)調(diào)試，才能呈現(xiàn)出最終讓人大呼驚艷的交互作用。但是，對于一些構(gòu)造簡單、不一致，并且無法進(jìn)行復(fù)雜編程的機(jī)器人時，我們還能用它來做點什么嗎？

由佐治亞理工學(xué)院的高級計算教授Dana Randall和Dunn家庭物理學(xué)教授Daniel Goldman領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員試圖證明，即使最簡單的機(jī)器人仍然可以完成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一個，甚至多個機(jī)器人能力的任務(wù)。這種被團(tuán)隊稱為“BOBbots”(本質(zhì)上只能算是移動的粒子)的機(jī)器人完成這些任務(wù)的表現(xiàn)超出了他們的期望，甚至在去除掉所有傳感器、通信、內(nèi)存和計算的情況下同樣成功地僅借助機(jī)器人的物理特征完成了一組任務(wù)。研究團(tuán)隊將這一特征稱為“任務(wù)體現(xiàn)”(Task embodiment)。該研究于4月23日發(fā)布在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上。

Randall教授解釋說，該團(tuán)隊的BOBbot(行為b，組織o，嗡嗡作響的b，機(jī)器人bot，BOBbots)以粒狀物理學(xué)先驅(qū)Bob Behringer的名字命名，“可以說是笨得不能再笨了”。該實驗平臺由佐治亞理工大學(xué)物理系學(xué)生李勝凱(音譯，Shengkai Li)領(lǐng)導(dǎo)的精確計算機(jī)模擬技術(shù)所補充，以方便在實驗室有限的環(huán)境中進(jìn)行補充研究。

盡管BOBbot很簡單，但研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)器人相互移動并撞擊時，“緊湊的聚集體形式能夠共同清除難以獨自移動的沉重碎片”?！氨M管大多數(shù)人制造越來越復(fù)雜和昂貴的機(jī)器人來保證協(xié)調(diào)，但我們希望看到使用非常簡單的機(jī)器人可以完成哪些復(fù)雜的任務(wù)。”

受在棋盤上運動的粒子理論模型的啟發(fā)，研究團(tuán)隊開發(fā)了一種稱為自組織粒子系統(tǒng)的理論抽象，以嚴(yán)格研究BOBbot的數(shù)學(xué)模型。利用概率論，統(tǒng)計物理學(xué)和隨機(jī)算法的思想，研究人員能夠證明理論模型會隨著磁相互作用的增加而發(fā)生相變——在大型緊湊的簇中突然從分散變?yōu)榫奂?，類似于我們在常見的日常系統(tǒng)中看到的水和冰的相變。

Randall教授表示，“嚴(yán)格的分析不僅向我們展示了如何構(gòu)建BOBbot，而且還揭示了我們算法內(nèi)在的魯棒性，能夠在部分機(jī)器人出現(xiàn)了故障或無法預(yù)測的情況下也能進(jìn)行任務(wù)?！?/span>

隨著機(jī)器人算法的越來越精細(xì)復(fù)雜，算法出錯的概率也逐漸增大。在可預(yù)見的未來，人類和機(jī)器人必然是緊密合作，機(jī)器人可以承擔(dān)的任務(wù)也將會越來越多，對于機(jī)器人故障的后備方案就顯得至關(guān)重要了。這項研究的發(fā)現(xiàn)表示了盡管機(jī)器人出錯，也可以通過團(tuán)隊協(xié)作來處理一些日常事務(wù)。這在機(jī)器人的可靠性方面給予了我們更多的信心。