1986年，納米技術先驅Eric Drexler在《創(chuàng)造的引擎》（Engines of Creation）一書中首次提出并描述了“Grey Goo”：能夠自我復制的納米分子機器人失去控制、如癌細胞般增殖，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而迅速流傳開。好在，現(xiàn)實世界里，這還只是一種瘋狂的理論。當前的機器人通常由相互聯(lián)系的組件組成而成，每個組件都有特定的功能，如果一個部件失效，機器人就會停止工作。

不過，在今天發(fā)表于《自然》雜志的一項工作中，科學家已經(jīng)在機器人的群體性上接近了“Grey Goo”。哥倫比亞大學和MIT計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）的研究人員合作，造出一類前所未有的仿生物細胞群體機器人。這種新型的粒子機器人由許多松散耦合的簡單組件（即“粒子”）組成，每個粒子不能獨立運動，只能輕微伸展或收縮。但組合在一起，機器人可以實現(xiàn)自主運動。

哥倫比亞大學的Hod Lipson和CSAIL主任Daniela Rus共同領導了這項研究。另外，本文共同第一作者之一，是中國學者、哈佛大學與CSAIL的博士后李曙光。

“你可以把我們的機器人想象成Grey Goo”，Lipson說，“我們機器人沒有采用集中控制方式，也不存在單點故障的問題。它目前還比較初級，但我們知道這類機器人是可以存在的，我們認為這甚至可能解釋細胞的運動?！?/p>

一個多世紀以來，人們一直試圖制造出有自主意識的機器人，但這些機器不能像生物那樣生長、愈合傷口或從傷害中恢復。哥倫比亞大學和CSAIL的團隊一直致力于開發(fā)出不受制于部件的機器人，這類機器人即便有部分部件失靈，也能正常工作。研究團隊希望機器人不僅要看起來像一個生物，而且要把它構建成生物系統(tǒng)，用簡單的基礎部件創(chuàng)造出具有復雜功能的機器人。

該團隊與哈佛大學威斯研究所的Chuck Hoberman以及康奈爾大學合作，進行模擬和試驗。他們在模擬中展示了由10萬個粒子組成的機器人，并在試驗中演示了一個由24個粒子組成的系統(tǒng)。

在這項試驗中，這些粒子機器人被賦予了向光性?？拷庠吹牧Ｗ犹幱诟鼮槊髁恋墓庹障拢虼藭^早開始運動。這種運動使得機器人內(nèi)部產(chǎn)生一種波，這種波會使整體向光移動。因此，即使單個粒子不能獨立運動，機器人也能進行全局運動。

在數(shù)學模型中，他們模擬了用成百上千的粒子進行大規(guī)模障礙規(guī)避、物體運輸?shù)那榫啊Ｍ瑫r，他們還展示了粒子機器人模型應對部件故障的能力。研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使20％的粒子停止工作，粒子機器人仍能以完整狀態(tài)的一半速度運行。

Rus說:“在開發(fā)粒子機器人的過程中，我們的問題是：能否用不同的方式來組成機器人細胞，從而根據(jù)不同的場景，制造出不同的機器人？我們甚至可以賦予這些粒子機器人自主改變形態(tài)的能力。例如，假如機器人需要從桌子上取一把螺絲刀，而螺絲刀太遠拿不到，這時如果機器人可以重新排布粒子、讓手臂變長，那么問題得到解決。”

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

原始論文：

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

參考鏈接：

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