Người máy đang suy nghĩ lại về cơ bản thủ công của họ. Các robot hạt don don trông giống như các sinh vật sinh học, nhưng chúng được chế tạo giống như các hệ thống sinh học, rộng lớn về độ phức tạp và khả năng, nhưng bao gồm các phần đơn giản. Có phải họ là một bước tiến tới câu tục ngữ ‘xám không?
Khi bạn nghĩ về robot, những điều đầu tiên có thể xuất hiện trong đầu là android, giống như những người trong các bộ phim khoa học viễn tưởng và chương trình truyền hình như là Star Star Wars hay hay Theville Orville. Hoặc có lẽ bạn hình dung các robot công nghiệp chế tạo ô tô trên dây chuyền lắp ráp. Cả hai loại robot thực và khoa học viễn tưởng này bao gồm nhiều bộ phận phức tạp. Họ thường được thiết kế cho một mục đích cụ thể.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại MIT, Đại học Columbia, Đại học Cornell và Đại học Harvard cho biết họ đang cố gắng suy nghĩ lại về robot, một cách cơ bản. Để đạt được điều đó, họ đã phát triển một loại hệ thống robot mới - robot hạt - lấy cảm hứng từ các hành vi của các tế bào sinh học. Có phải sự phát triển của robot hạt là một bước tiến tới goo xám tương lai, nghĩa là, robot bao gồm tiền tỷ của hạt nano? Có lẽ. Các nhà nghiên cứu nói rằng họ có những robot có thể khám phá những địa hình mới hoặc dọn sạch những khu vực bị ô nhiễm. Họ đã công bố khái niệm mới của họ vào ngày 20 tháng 3 năm 2019. Bài báo đánh giá ngang hàng được công bố trên tạp chíThiên nhiên trong cùng một ngày
Đúng như tên gọi, những con robot này được cấu tạo từ các hạt hạt lanh - đơn vị hình đĩa riêng lẻ và giống hệt nhau, được kết nối lỏng lẻo bằng nam châm xung quanh chu vi của chúng. Các hạt chỉ có thể mở rộng và co lại; điều đó nghe có vẻ rất giống âm thanh, nhưng khi chuyển động của chúng được định thời cẩn thận, chúng đẩy và kéo vào nhau theo một chuyển động mượt mà, phối hợp.
Họ thậm chí có thể điều hướng tới các nguồn ánh sáng. Theo giải thích của Daniela Rus, giám đốc Phòng thí nghiệm Khoa học Máy tính và Trí tuệ Nhân tạo (CSAIL) và Giáo sư Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính Andrew và Erna Viterbi tại MIT:
Chúng tôi có các tế bào robot nhỏ không có khả năng như cá nhân nhưng có thể hoàn thành rất nhiều việc như một nhóm. Bản thân robot là tĩnh, nhưng khi kết nối với các hạt robot khác, đột nhiên tập thể robot có thể khám phá thế giới và điều khiển các hành động phức tạp hơn. Với những tế bào vạn năng này, các hạt robot có thể đạt được các hình dạng khác nhau, biến đổi toàn cầu, chuyển động toàn cầu, hành vi toàn cầu và, như chúng ta đã thể hiện trong các thí nghiệm của mình, đi theo độ dốc của ánh sáng. Điều này rất mạnh mẽ.
Mặc dù các hạt hoạt động như một đơn vị, chúng không giao tiếp trực tiếp với nhau, vì vậy các hạt có thể được loại bỏ hoặc thêm vào khi cần thiết. Ngay cả khi nhiều hạt bị trục trặc, chúng vẫn có thể hoàn thành nhiệm vụ. Chúng cũng rất linh hoạt, có thể điều hướng xung quanh các chướng ngại vật và vắt qua những khoảng trống chặt chẽ. Theo các nhà nghiên cứu, những loại robot này có thể cho phép các hệ thống có thể mở rộng, linh hoạt và mạnh mẽ hơn.
Vậy làm thế nào để các hạt này hoạt động và tương tác với nhau?
Vì các hạt là đĩa, chúng có thể xoay quanh nhau - giống như các bánh răng - cũng như kết nối và ngắt kết nối, tạo thành nhiều cấu hình khác nhau. Chúng được lập trình để co lại và mở rộng theo một trình tự chính xác - điều này đẩy và kéo toàn bộ tổ hợp các hạt về phía nguồn sáng. Các hạt có thuật toán phân tích thông tin phát sóng về cường độ ánh sáng từ mọi hạt khác, mà không cần truyền thông trực tiếp giữa các hạt.
Một cái nhìn khác về đĩa trong một robot hạt. Hình ảnh thông qua Kỹ thuật Columbia.
Robot hạt có thể sử dụng chuyển động kết hợp của các hạt để di chuyển về phía nguồn sáng dưới dạng một đơn vị. Hình ảnh thông qua Kỹ thuật Columbia.
Mỗi hạt phát hiện cường độ ánh sáng từ một nguồn sáng và tín hiệu mà nó phát ra chia sẻ cường độ tính toán với mọi hạt khác. Như có thể dự đoán, hạt càng gần nguồn sáng thì cường độ càng mạnh. Hạt phát hiện cường độ ánh sáng cao nhất sẽ mở rộng đầu tiên. Sau đó, theo thứ tự, các hạt tiếp theo sẽ mở rộng khi các hạt đầu tiên bắt đầu co lại. Thời gian chính xác từ một đồng hồ được chia sẻ đồng bộ giữa các hạt là điều cần thiết. Shuguang Li, một postdoc CSAIL tại MIT, đã giải thích nó theo cách này:
Điều này tạo ra một sóng co giãn mở rộng cơ học, một chuyển động đẩy và kéo phối hợp, di chuyển một cụm lớn về phía hoặc ra khỏi các kích thích môi trường. Nếu bạn làm hỏng đồng hồ đã đồng bộ, hệ thống sẽ hoạt động kém hiệu quả hơn.
Các kết quả có thể là phi thường - ngay cả các cụm mô phỏng lên tới 10.000 hạt vẫn duy trì chuyển động của chúng, với một nửa tốc độ của chúng, khi có tới 20 phần trăm các hạt thất bại. Theo Hod Lipson tại Columbia Engineering:
Nó có một chút giống như câu tục ngữ màu xám. Sự mới lạ quan trọng ở đây là bạn có một loại robot mới không có điều khiển tập trung, không có điểm duy nhất, không có hình dạng cố định và các thành phần của nó không có bản sắc duy nhất.
Khi hầu hết mọi người nghĩ về robot, những người như C-3PO và R2-D2 từ Chiến tranh giữa các vì sao có thể xuất hiện trong tâm trí. Hình ảnh qua Gordon Tarpley, CC BY-SA.
Tương lai của công nghệ robot mới này thậm chí còn tuyệt vời hơn - robot bao gồm hàng triệu của các hạt như vậy, tất cả cùng làm việc cùng nhau. Theo ghi nhận của Lipson:
Chúng tôi nghĩ rằng một ngày nào đó có thể tạo ra những loại robot này từ hàng triệu hạt nhỏ, như microbead phản ứng với âm thanh hoặc ánh sáng hoặc độ dốc hóa học. Những robot như vậy có thể được sử dụng để làm những việc như dọn dẹp các khu vực hoặc khám phá các địa hình / cấu trúc không xác định.
Chúng tôi đã cố gắng suy nghĩ lại về cơ bản phương pháp tiếp cận robot của chúng tôi, để khám phá liệu có cách nào để tạo ra robot khác nhau không. Không chỉ làm cho robot trông giống như một sinh vật mà còn thực sự xây dựng nó giống như một hệ thống sinh học, để tạo ra thứ gì đó rộng lớn về độ phức tạp và khả năng bao gồm các phần cơ bản đơn giản.
Các hạt hình đĩa này tập hợp lại với nhau để tạo thành một robot hạt bụi có thể di chuyển về phía ánh sáng và mang theo các vật thể khác. Hình ảnh qua Felice Frankel / MIT.
Điểm mấu chốt: Các nhà nghiên cứu robot đã suy nghĩ lại về cách họ chế tạo robot. Các robot hạt don don trông giống như các sinh vật sinh học, nhưng chúng được chế tạo giống như các hệ thống sinh học, rộng lớn về độ phức tạp và khả năng, nhưng bao gồm các bộ phận cơ bản đơn giản. Có phải robot hạt là một bước tiến tới câu tục ngữ g xám xám?