1986年，納米技術(shù)先驅(qū)Eric Drexler在《創(chuàng)造的引擎》（Engines of Creation）一書(shū)中首次提出并描述了“Grey Goo”：能夠自我復(fù)制的納米分子機(jī)器人失去控制、如癌細(xì)胞般增殖，最終將地球上的所有生物資源。隨后，這一概念隨著科幻小說(shuō)而迅速流傳開(kāi)。好在，現(xiàn)實(shí)世界里，這還只是一種瘋狂的理論。當(dāng)前的機(jī)器人通常由相互聯(lián)系的組件組成而成，每個(gè)組件都有特定的功能，如果一個(gè)部件失效，機(jī)器人就會(huì)停止工作。

不過(guò)，在今天發(fā)表于《自然》雜志的一項(xiàng)工作中，科學(xué)家已經(jīng)在機(jī)器人的群體性上接近了“Grey Goo”。哥倫比亞大學(xué)和MIT計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）的研究人員合作，造出一類前所未有的仿生物細(xì)胞群體機(jī)器人。這種新型的粒子機(jī)器人由許多松散耦合的簡(jiǎn)單組件（即“粒子”）組成，每個(gè)粒子不能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，只能輕微伸展或收縮。但組合在一起，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)。

哥倫比亞大學(xué)的Hod Lipson和CSAIL主任Daniela Rus共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。另外，本文共同第一作者之一，是中國(guó)學(xué)者、哈佛大學(xué)與CSAIL的博士后李曙光。

“你可以把我們的機(jī)器人想象成Grey Goo”，Lipson說(shuō)，“我們機(jī)器人沒(méi)有采用集中控制方式，也不存在單點(diǎn)故障的問(wèn)題。它目前還比較初級(jí)，但我們知道這類機(jī)器人是可以存在的，我們認(rèn)為這甚至可能解釋細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)?！?/p>

一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，人們一直試圖制造出有自主意識(shí)的機(jī)器人，但這些機(jī)器不能像生物那樣生長(zhǎng)、愈合傷口或從傷害中恢復(fù)。哥倫比亞大學(xué)和CSAIL的團(tuán)隊(duì)一直致力于開(kāi)發(fā)出不受制于部件的機(jī)器人，這類機(jī)器人即便有部分部件失靈，也能正常工作。研究團(tuán)隊(duì)希望機(jī)器人不僅要看起來(lái)像一個(gè)生物，而且要把它構(gòu)建成生物系統(tǒng)，用簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)部件創(chuàng)造出具有復(fù)雜功能的機(jī)器人。

該團(tuán)隊(duì)與哈佛大學(xué)威斯研究所的Chuck Hoberman以及康奈爾大學(xué)合作，進(jìn)行模擬和試驗(yàn)。他們?cè)谀M中展示了由10萬(wàn)個(gè)粒子組成的機(jī)器人，并在試驗(yàn)中演示了一個(gè)由24個(gè)粒子組成的系統(tǒng)。

在這項(xiàng)試驗(yàn)中，這些粒子機(jī)器人被賦予了向光性?？拷庠吹牧Ｗ犹幱诟鼮槊髁恋墓庹障?，因此會(huì)較早開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)使得機(jī)器人內(nèi)部產(chǎn)生一種波，這種波會(huì)使整體向光移動(dòng)。因此，即使單個(gè)粒子不能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人也能進(jìn)行全局運(yùn)動(dòng)。

在數(shù)學(xué)模型中，他們模擬了用成百上千的粒子進(jìn)行大規(guī)模障礙規(guī)避、物體運(yùn)輸?shù)那榫?。同時(shí)，他們還展示了粒子機(jī)器人模型應(yīng)對(duì)部件故障的能力。研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使20％的粒子停止工作，粒子機(jī)器人仍能以完整狀態(tài)的一半速度運(yùn)行。

Rus說(shuō):“在開(kāi)發(fā)粒子機(jī)器人的過(guò)程中，我們的問(wèn)題是：能否用不同的方式來(lái)組成機(jī)器人細(xì)胞，從而根據(jù)不同的場(chǎng)景，制造出不同的機(jī)器人？我們甚至可以賦予這些粒子機(jī)器人自主改變形態(tài)的能力。例如，假如機(jī)器人需要從桌子上取一把螺絲刀，而螺絲刀太遠(yuǎn)拿不到，這時(shí)如果機(jī)器人可以重新排布粒子、讓手臂變長(zhǎng)，那么問(wèn)題得到解決?！?/p>

目前的粒子機(jī)器人尺寸還比較大。研究小組已經(jīng)開(kāi)始使用更多厘米級(jí)的粒子測(cè)試他們的系統(tǒng)，此外他們還在探索其他形式的粒子機(jī)器人，例如用對(duì)聲音、光線或化學(xué)梯度做出反應(yīng)的微珠，制造出類似的機(jī)器人。

原始論文：

https://www./articles/s41586-019-1022-9

參考鏈接：

https://www./pub_releases/2019-03/miot-rw031819.php