利用随机性，一群智商几乎为0的小机器人也可完成复杂任务？

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来源：IEEE

编译：赵伟

说到群体机器人，文摘菌的脑海里就浮现出了一支庞大的机器人军队，每个机器人都既独立又聪明那种~然而今天我们提到的群体机器人，是由一个个蠢萌的小型机器人合体而成，别看它们作为独立个体的时候没什么本领，组合起来竟也能完成复杂任务。

群体机器人的初衷是用一群更简单、更便宜（划重点）和可更换的机器人来代替单一的、昂贵的、脆弱的单任务机器人，这些群体机器人可以协同工作以完成同类型的任务。但是想要建立起这样的群体机器人就面临着一个问题：如果想要它们完成特定任务，那它们就需要各自进行计算且相互之间进行通信。

群体机器人的另一种实现方案是使用更便宜、但却不智能的机器人群。其实，如果你利用其一些物理特征来驱动它们，它们可能根本无需智能化。这些群体机器人是“随机的”，也就是说它们的动作是随机确定的，但若经过精心设计，仍然可以让它们完成特定任务。

毫无关联的小机器人也能协同工作

前不久，佐治亚理工学院开发了一款名为“smaticles”（智能粒子群）的小型机器人：它们本身设计简单、功能单一，但是一旦组合在一起，它们的 随机性 就可以赋予整个群体完成某些任务的能力。

老实说，称这些粒子机器人“智能”可能有点言过其实，实际上它们“有点蠢”，严格来说，它们单纯依靠自身力量完成任务的能力 几乎为0 。这些智能粒子单个重35克，由一些附加在服务器上的3D打印的小片状碎片，一个Arduino Pro Mini，一个电池以及一个光或声音传感器组成。当小碎片被激活时，每个智能粒子都可以稍作移动；但是单独一个智能粒子大概率只是在一个正方形中移动，然后随着时间的推移逐渐发生随机漂移。

当一群智能粒子处于一个受限区域中时，情况会发生变化：一小部分（五个或十个）智能粒子集中在一起形成一个“超智能粒子”。除了彼此非常接近之外，智能粒子相互之间并不会产生通信，就每个智能粒子而言，它们是独立的，但神奇的是， 它们中的一部分可以在没有产生联系的情况下协同工作 。 “这些是非常简陋的机器人，其行为主要受力学和物理定律支配，”佐治亚理工学院物理学教授Dan Goldman说。

一只手电筒即可引导“机器人”运动

研究人员注意到，如果其中一个小机器人因为诸如电量耗尽等原因而停止移动，那么智能粒子群将开始向那个静止机器人所在的方向移动。研究生Ross Warkentin了解到，他可以通过在机器人上添加光传感器来控制其移动：当强光束照射到其中一个机器人身上时，它会停止摆动它的手臂。

“如果你将手电筒调到恰当的角度，就可以突出显示你想要处于静止状态的机器人，并使得它朝向或远离光运动，即使机器人并未被预先编程朝向光线运动，”Goldman说道，“这样就可以用非常基本并随机的方式来引导全体运动。”

事实证明，人们可以对此行为进行建模，并以足够的保真度控制超智能粒子来通过迷宫。虽然严格说来，这些特殊的智能粒子并不是特别小，但研究人员的初衷是开发相关技术，当机器人按比例缩小到我们无法在其内部塞进计算设备的程度时，这些智能控制技术仍然会起作用。

小机器人的花式组合？

研究人员还在研究其它一些概念，例如：

smarticle：智能粒子；suoersmarticle：超智能粒子；slug：蠕动超机器人群；biped：两足类人超机器人群

上图中，佐治亚理工的研究人员设想了随机机器人群，它们没有完好定义的形状或轮廓，却能够利用整体水平的行为、产生集体运动，从而实现自我推进。研究人员解释，正如在生物集体中所观察到的那样，在这样一个群体机器人中，可能实现复杂的目标。

呃，我不确定我是否真的期待一个由一群小机器人组成的双足类人机器人。这看起来实在有点诡…你们觉得呢？

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https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/georgia-tech-smarticles-stochastic-robot-swarm