近日，奧地利Graz大學(xué)動(dòng)物學(xué)習(xí)的一隊(duì)機(jī)器人專家創(chuàng)造了一群3D打印的魚狀機(jī)器人。這些機(jī)器人不僅能夠獨(dú)立學(xué)習(xí)，而且具備集體認(rèn)知能力，能夠以群體為基礎(chǔ)進(jìn)行互動(dòng)和信息交流?？茖W(xué)家們將這些機(jī)器人稱為COCORO，并進(jìn)一步宣稱2015年將是COCORO之年，他們將每周在YouTube上推出一個(gè)關(guān)于這41條智能“機(jī)器魚”組成的魚群的視頻。

 

這個(gè)有趣的項(xiàng)目是從2011年開始的，研究團(tuán)隊(duì)由Thomas Schmickl博士帶領(lǐng)，并得到了歐洲研究委員會(huì)的資助。正如Schmickl在該項(xiàng)目的網(wǎng)站上介紹的那樣，COCORO與其他群體項(xiàng)目的不同之處在于將集體認(rèn)知能力賦予機(jī)器人所牽涉到的復(fù)雜性。“它們作為一個(gè)集體系統(tǒng)中的獨(dú)立因子，可從過去的經(jīng)驗(yàn)和周圍的環(huán)境中學(xué)習(xí)。”他寫道。據(jù)了解，在研究中，這些機(jī)器魚可以勝任交換環(huán)境信息、探索水下環(huán)境、甚至維護(hù)和收獲資源等任務(wù)。就像魚一樣，它們可以單獨(dú)行動(dòng)，也可以集體行動(dòng)。

“我們專注于群體機(jī)器人，這些機(jī)器人可以通過個(gè)體學(xué)習(xí)，但是它們更為突出的是整個(gè)群體的學(xué)習(xí)能力。”這位熱情的項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者告訴記者，“在這種背景下，即使是單獨(dú)的非學(xué)習(xí)機(jī)器人也可以獲得集體認(rèn)知，比如，改變?nèi)后w的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雖然這一技術(shù)已經(jīng)在陸上機(jī)器人那里實(shí)現(xiàn)過幾次。但就我們所知，我們是第一家將這種技術(shù)用在水下自主機(jī)器人身上的研究團(tuán)隊(duì)。”

 

該研究團(tuán)隊(duì)在其項(xiàng)目的主頁上宣稱，這群機(jī)器魚能夠在各種變化甚至危險(xiǎn)的環(huán)境下保持群體的完整性。“我們是讓這些水下機(jī)器人通過互相交流信息進(jìn)行交互，從而產(chǎn)生一個(gè)能夠了解周邊環(huán)境、了解本地個(gè)體級(jí)目標(biāo)和威脅、甚至包括全球群體層面的目標(biāo)和威脅的感知系統(tǒng)。”他們寫道。“用過自組織機(jī)制將局部行動(dòng)和全球行動(dòng)相結(jié)合，信息從全球?qū)用媪魅氡镜貙用?，從而影響到每個(gè)水下機(jī)器人個(gè)體的行為。這種基于感知的模式使得整個(gè)集體系統(tǒng)能夠獲得非?？斓姆磻?yīng)能力。就像我們看到的那種天然的魚群那樣，這種系統(tǒng)十分靈活，而且是可擴(kuò)展的。

從研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布的視頻片斷我們可以看到，它們?nèi)绾卧谟斡境乩飯?zhí)行搜索任務(wù)。當(dāng)群體成員之一發(fā)現(xiàn)目標(biāo)之后，它會(huì)通過一系列用于通信的LED燈警告其它成員。不久后，所有的機(jī)器魚都“學(xué)習(xí)”到了這一信息。“它們更近似于一個(gè)魚群版的可移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)和信息處理網(wǎng)絡(luò)。”Schmickl解釋說。

據(jù)Schmickl介紹，他們?cè)陂_發(fā)過程中是以蜜蜂和魚類的行為、甚至包括變形蟲的通信模式為藍(lán)本設(shè)計(jì)的算法。由于科學(xué)家們還在不停地改進(jìn)，這些機(jī)器人的大部分部件都是3D打印的，這樣他們迭代起來十分方便。