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還記得《超能陸戰(zhàn)隊》里的 microbot 微型機(jī)器人嗎？模塊化、可自我組建、超智能，數(shù)十萬個「細(xì)胞」組成黑色站隊，隨意變幻成各種結(jié)構(gòu)，完成各種任務(wù)。

作為全世界最知名的學(xué)府之一，MIT（麻省理工學(xué)院）在科學(xué)領(lǐng)域的研究成果一直深受所有人的關(guān)注。近日，MIT 公開了一項最新的機(jī)器人研究成果，很像這個 microbot。

這項研究的目標(biāo)是創(chuàng)造能夠高效進(jìn)行自我組裝的機(jī)器人，從而更進(jìn)一步地去建造包括建筑物、車輛、飛機(jī)甚至更大的機(jī)器人。

盡管聽上去有點不可思議，但是 MIT 和 CBA（Center for Bits）已經(jīng)做了多年的研究工作。包括最近的研究表明，可以用微小的輕質(zhì)部件組裝出可變形的飛機(jī)機(jī)翼和功能完備的賽車等物體，而且也可以制造機(jī)器人設(shè)備來執(zhí)行一些組裝工作。

基于這些研究，研究團(tuán)隊向我們證明，組裝機(jī)器人和結(jié)構(gòu)組件都可以使用相同的亞單位（subunit）組成。

不僅如此，機(jī)器人還可以獨立地、大規(guī)模地進(jìn)行移動，來快速完成大規(guī)模的組裝工作。

這個系統(tǒng)可以完全獨立的自我復(fù)制組裝，系統(tǒng)由一組微小的、且相同的亞單位組成，科學(xué)家將這種亞單位稱為體素（voxel），由體素構(gòu)建成大型可用結(jié)構(gòu)。

需要指出的是，早期的體素是單純的機(jī)械結(jié)構(gòu)部件。隨著研究的深入，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出了具備復(fù)雜系統(tǒng)的體素，每個體素都可以完成和其他體素之間的動力和數(shù)據(jù)的傳輸。

有了強(qiáng)大的體素，組裝出的結(jié)構(gòu)就不僅能夠承重，還可以完成諸如提升、移動和材料操作的任務(wù)，操作的對象甚至可以是它們本身。

從體素到結(jié)構(gòu)，下一步就是機(jī)器人。機(jī)器人由一串端到端連接的幾個體素組成，它們的一端可以使用附著點抓住另一個體素，然后像尺蠖一樣移動到預(yù)期位置并將抓取的體素附著到生長結(jié)構(gòu)上并釋放。

這項新工作已經(jīng)發(fā)表在了《自然通訊工程》雜志上，作為作者之一的教授兼 CBA 主任 Neil Gershenfeld 坦陳，要完成這個能夠組裝更大結(jié)構(gòu)且能規(guī)劃出最佳工序的完全自主、自我復(fù)制的機(jī)器人組裝系統(tǒng)，還需要數(shù)年時間。

目前遇到的問題來自兩個方面，一個是算法問題，一個是結(jié)構(gòu)問題。

算法方面，如之前提到的組裝過程所言，在早期的系統(tǒng)中，機(jī)器人通過抓取體素、移動、釋放來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的組裝。當(dāng)這些結(jié)構(gòu)的大小相對于組裝機(jī)器人的大小到一定的程度時，這個過程將變得越來越低效。因為每個機(jī)器人需要走更長的路徑才能完成部件的運輸。

換言之，如何讓機(jī)器人合理、高效地完成任務(wù)，涉及到何時進(jìn)行更大的機(jī)器人組裝，以增加傳輸距離并縮短傳輸時間、何時進(jìn)行更大的結(jié)構(gòu)組件的組裝等等。

研究人員進(jìn)一步闡述道，比如機(jī)器人在組裝目標(biāo)物體時，它的每一步都在面臨選擇，它可以制造一個結(jié)構(gòu)組件，也可以制造另一個相同大小的機(jī)器人，或者制造一個更大的機(jī)器人。研究人員開發(fā)了一款軟件，可以輸入一些期望制造的形狀的數(shù)學(xué)性描述，并獲得這些機(jī)器人基于傳輸距離計算的將放置的組件的位置和順序。

盡管目前已經(jīng)有數(shù)千篇關(guān)于機(jī)器人路線規(guī)劃的論文，但是引入「機(jī)器人何時制作」以及「制作多大」的問題后，這些難題就完全只能從零開始攻克了。

另一個面臨的結(jié)構(gòu)問題在試驗階段也已經(jīng)暴露。在當(dāng)前的系統(tǒng)版本中，微小的單元之間的連接器并不牢固，這會直接影響承重的效果。

研究團(tuán)隊正在開發(fā)更加穩(wěn)固的連接器，包括調(diào)整執(zhí)行器的力度和關(guān)節(jié)的強(qiáng)度。

最后，盡管距離實用還有不少問題要攻克，但目前取得的成就已讓人振奮。我們不妨?xí)诚胍幌挛磥怼?/p>

當(dāng)這些問題都得到解決后，這樣的系統(tǒng)即可用于制造汽車、房屋甚至飛機(jī)，相對于目前也可完成類似工作的 3D 打印，微型機(jī)器人帶來的優(yōu)勢不言而喻。

甚至，美國國防高級研究計劃局已經(jīng)在考慮能否用這個系統(tǒng)來建造用于防止侵蝕和海平面上升的海岸保護(hù)結(jié)構(gòu)。而 NASA（美國宇航局）和美國陸軍研究室也對此項目進(jìn)行了支持。

或許在不久的將來，超能陸戰(zhàn)隊里的場景就將在我們的身邊發(fā)生。

主筆：陳述 / 深圳灣

編輯：曉月 / 深圳灣