MIT最新成果：這款能「自我複製」的機器人，從飛機到火箭都能自己製造！

現在的機器人，能力究竟有多離譜？

實在難以想像，就連造飛機、造火箭都成了小case，它們甚至還能自己造自己！ 真是出息了。

近日，麻省理工研究人員的一篇論文被發表在了《自然通訊工程》雜誌上。

這篇文章由比特與原子中心（CBA）博士生Amira Abdel-Rahman、教授兼CBA主任Neil Gershenfeld以及其他三人聯合發表，他們在創造機器人方面取得了重大成果。

論文網址：https://www. php.cn/link/1b742ae215adf18b75449c6e272fd92d

#據了解，由Gershenfeld課題組最新開發的機器人，可以以快速、有效地組裝幾乎任何東西，包括比自己大得多的物體，從車輛到建築物再到更大的機器人等。

該團隊已經表明，無論是組裝機器人還是正在建造的結構部件都可以由相同的子單元組成，而且機器人可以大量獨立移動，快速完成大規模組裝。

基於相同結構的標準化設計，這也意味著這款機器人可以「毫不費力」地組裝一款新的自己。

「建構自我複製系統不僅是科學屆的經典挑戰，甚至是科幻文學中的經典挑戰，」德國布倫瑞克技術大學計算機科學系的演算法學教授Sandor Fekete表示，「迄今為止，只有大自然真正實現了這一點。因此他們的工作是十分振奮人心的！”

小體素的「大夢想」

##體素是一種十分微小的子單元，相當於二維像素的體積元件。與以往的實驗一樣，新系統涉及由體素陣列所建構的大型可用結構。

不過與早期機械結構的體素不同，Gershenfeld課題組所用的體素更加“複雜”，可以從一個單元攜帶電源和數據到下一個單元。

這使得建造的結構不僅可以承受負荷，而且可以進行提升、移動和操縱材料等工作——甚至包括體素本身。

Gershenfeld介紹說，早期版本的組裝機器人是由一捆捆的電線連接到它們的電源和控制系統，但「我們為這些結構建立起『智慧系統』，使體素們能夠傳輸動力、數據和力量，並不用考慮電線的影響。」

機器人本身是由一串端對端連接的幾個體素組成。這些體素可以利用一端的連接點抓住另一個體素，然後像蠕蟲一樣移動到所需位置，連接到生長的結構並在那裡釋放。

機器人路徑最佳化演算法，全球首創

Gershenfeld解釋說，雖然他的小組成員展示的早期系統原則上可以建造任意大的結構，但當這些結構的大小與裝配機器人的大小達到一定程度時，這個過程將變得越來越沒有效率，「因為每個機器人必須走更長的路徑，才能將零件帶到目的地。」

而採用他們最新開發的系統後，機器人可以決定是否建造一個更大的版本，可以達到更遠的距離，並減少“通勤”時間。

建造一個更大的結構可能需要另一個這樣的步驟。由新的、更大的機器人創造出更大的機器人，而建造精細細節的結構可能需要更多最小的機器人幫助。

Abdel-Rahman表示，當這些機器人設備致力於組裝東西時，它們在沿途的每一步都面臨選擇。

「它可以建造一個結構，也可以建造另一個相同大小的機器人，還可以建造一個更大的機器人。」

#「我們則致力於為這部分工作創建

決策最佳化演算法#。」 ##「例如，如果你想建造一個圓錐體或半球形，」她說，「你如何開始路徑規劃，以及你如何將這個形狀分為不同的區域，讓不同的機器人可以工作？」

#而她們開發的軟體允許某人輸入一個形狀，並得到一個輸出，基於需要穿越的距離顯示在哪裡放置第一個區塊，以及之後的每一塊。

Gershenfeld表示，雖然已經有成千上萬篇關於機器人路線規劃的論文發表，「但之後的步驟，即當機器人必須做決定時，建立另一個機器人或不同種類的機器人，

這是全新的工作

，並沒有先例可供參考。」

研究局限性雖然實驗系統可以進行組裝，並包括電源和數據鏈接，但在目前的版本中，微小的子單元之間的連接器仍然不夠堅固，無法承受必要的負載。該團隊的研究生Miana Smith，正致力於開發更強大的連接器。

Gershenfeld說：「這些機器人可以行走，可以放置零件，但是我們還沒有達到這樣的地步：一個機器人製造另一個機器人，然後它就走了。」「想要將這種情況變為現實，還需要一些新興技術的支持，例如執行器的力量和關節的強度等。」

######MIT電腦科學家Neil Gershenfeld################Gershenfeld也表示，一個完全自主的自我複製機器人組裝系統，既能組裝更大的結構，包括更大的機器人，又能規劃最佳的施工順序——#########這可能還需要幾年時間。 ###############但這項工作已經朝著這個目標邁出了重要的一步，包括解決何時建造更多的機器人、製造多大的機器人的複雜任務，以及如何組織不同大小的機器人來有序地建造一個結構。 ######

從飛機到火箭，新技術應用潛力巨大

該成果應用潛力巨大，因為它很可能被用來建造各種大型、高價值的結構。

例如，現在在製造飛機時首先需要一個巨大的工廠，工廠甚至比他們建造的零件大得多，另外還可能經常需要其他飛機來運送製造飛機所需的原料。

而有了這樣一個由微型機器人組裝的微小部件系統，「飛機的最終組裝將成為唯一的組裝過程」，Gershenfeld表示。

同樣，在生產汽車時，當第一輛車被真正製造出來之前，「你可能會花一年時間來製造配套工具」，他說，然而新系統的出現顯然將繞過這個過程。

這種潛在的效率是Gershenfeld和他的學生一直與汽車公司、航空公司和航空暨太空總署密切合作的原因。

即使是技術含量相對較低的建築業，也很可能在未來從這項技術中受益。

近年來，人們對3D列印房屋的興趣越來越大，但如今這些房屋需要的列印機，與正在建造的房屋一樣大或更大。使用這種微型機器人顯然可以有效解決這個問題。

休士頓大學電機與電腦工程系副教授Aaron Becker對這項工作給予了最高規格的評價，並將其稱為 「全壘打」：

「他們創造了一個創新的硬體系統，一個思考擴展機器人群的新方法，以及一套嚴格的演算法。」

「這篇論文研究了可重構系統的一個關鍵領域：如何快速擴大機器人勞動力的規模，並利用它來有效地將材料組裝成所需的結構。」

「這是我第一次看到這樣的工作！」

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