【答分歧】来看看集群机器人(Swarm Robotics）——“大白”里的微型机器人（Microbot）

文/周洋帆 实习生

在《超能陆战队》引发的一系列关于人工智能的讨论中，其中一个是——小宏发明的、教授为占有甚至不惜放火“自焚”的“黑魔法”：神经控制微型机器人——还是那个问题，现在能造得出来吗？

“神经控制微型机器人”涉及两个核心技术：一是神经传感控制，《<超能陆战队>里神经传感控制机器人能做到了吗》一文对此有所介绍；二是今天要讨论的，集群机器人（Swarm Robotics）的运行。

这个领域在2014年取得巨大突破。

去年年末，在英国《自然》杂志评选出的2014年度十人里，来自哈佛的科学家Radhika Nagpal凭借集群机器人上榜，准确地说，她的作品是1024只名叫Kilobot的微型机器人。

“Kilobot” 样子如图，外形上3.3厘米高，跟硬币差不多大小；其标配是一个红外传感器、一个震动式马达和一个小型微处理器。

红外传感器是用来接收主控台的信息和机器人之间的沟通，当两个机器人间距不超过10厘米时，它们能够彼此通过红外线进行交流。

接受到来自邻近的信息之后，在经过内植简单程序的微处理器的分析后，微型机器人能够执行具体的命令，信息就这样一层一层传导开。

具体执行时，震动式马达通过抬起“腿”而完成移动。

在以上三个小部件的共同作用下，当主控台让小机器人排成“K”或者是五角星的形状之后，历时12个小时的默默分工合作，机器人们完成排列。

除此以外，Kilobots还能够对错误进行修正。如果出现了交通堵塞、或者是有机器人偏离轨道，邻近的机器人都能够检测到问题， 进行自我修正。

Kilobot的革命意义在哪里？为何是她？为何是它？

首先它价格便宜。每只成本只不到15美元，和动辄造价上千上万的机器人比起来，实在是友好太多。过去考虑到价格只能通过计算机模拟来进行的集群机器人的研究，现在能够很方便地进行实际研究。

第二是数量上的突破。宾夕法尼亚大学的工程师 Mark Yim曾说过，“建立并操作这样一个大型的机器人群是一项工程上的挑战……之前这样的实验最多观察了50个左右机器人的行为。”如同军队管理一样，数量的增大带来的难度是呈指数上升的。实验人员自己也曾经说过，在经过长期的运算和实践后，才找到了构建大规模机器人集群临界点的算法和硬件。

第三是它未来广泛的应用前景，这至少可以体现在两个方面：

√首先，虽然Kilobot现存的一个缺点是只能在平面上进行移动。但随着缺点的克服，它取代3D打印机的一天便也指日可待。未来可以通过Kilobots用三维的模式组装各种事物，比如建造真实的变形金刚，或者如项目负责人之一Michael Rubenstein所说：“它们可以自动变换形状来适应当前的任务，你甚至可以让他们构建出其他机器人。”

——总之，电影中小宏展示时建造的房屋和道路，都可以完成。

√其次是在集体人工智能（Collective Artificial Intelligence）方面：这群机器人可以用来研究群体行为，帮助人类更好地理解人类群体行为。哈佛大学数学家 L.Mahadevan对此的评价是，未来这些机器人也许能掩饰群体发展、竞争、进化的过程，“不要被你的想像力所束缚”。

第四是它所包含的重要意义。

在执行任务中，每只机器人只能和邻近的进行沟通，这就代表着每个个体眼光都是局限的、没有一个个体能够知道全局情况。但是，这一个个只安装有很基础程序、称得上是“低能”的机器人，却在没有“领导”的情况下，自己通过协作、完成了任何个体都无法想象的任务。

——这是不是让你想起了凯文.凯利在《失控》里所描写的“分布式系统”？

在他所描写的情形里，以蜂群为代表，大量“愚蠢”的个体在分工的情况下完成了高难度的行为。Nagpal自己也曾提到过，自然界动物的自我组织现象，比如蜂群白蚁等，给了她巨大启发。

所以Kilobots背后令人惊叹的一点，是KK建造机器思想的落实——建造成本低廉的小机器，而不是一台高级电脑或成本高昂的机器人。先让他们完成简单的任务，比如当前只能在平地上移动完成一定图形；再在此基础上一步步叠加复杂的任务，并不断重复，而最终实现整个人工智能的突破，无限接近、甚至超过人类。

如同KK在专访中所说，“去中心化、无领导的、点对点的、网络特征的（大规模）合作——我认为一个无中心的合作工作模式，到今天为止仍然是一种极具能量的完成任务方式，不仅在软件领域，而在任何领域都有效。”

所以，Kilobots代表着人工种群的诞生！

最后一句题外话，现在Kilobots由一个叫K-team的瑞士公司进行市场开发，一打10个售价1100瑞士法郎, 约莫7011人民币，有兴趣的不妨买来玩玩儿！

Reference：

华尔街日报：Harvard Scientists Devise Robot Swarm that Can Work Together 

维基百科：http://en.wikipedia.org/wiki/Kilobot

Harvard自己官方报道：A self-organizing thousand-robot swarm