工程學突破！仿生物細胞群體機器人問世

張夢然

英國《自然》雜志3月20日發表了一項工程學最新突破：美國科學家團隊研發了一種能模擬生物細胞集體遷移的機器人，可實現移動、搬運物體及向光刺激移動。該研究為開發具有預先確定性行為的大規模群體機器人系統提供了全新途徑，且比已誕生的傳統機器人和仿生系統具有更高的可擴展性。

經過設計的模塊化或群機器人系統，雖然可以模擬生物學行為，如自組裝、修復和搬運，但大部分系統需要集中控制，或在設計上過于復雜而限制了系統的能力和可擴展性。

鑒于此，美國哥倫比亞大學科學家霍徳·利普森及其同事設計的一款極簡系統，可以減少這些限制。這種機器人由簡單的盤狀“粒子”組成，相比復雜的機器人，這些機器人的制造更為簡單，也易于形成規模。

單個機器人“粒子”并不能移動，只能像相機光圈那樣伸縮;但當它們松散聚集在一起后，程序就能讓它們對單梯度信號（如光線）作出響應，并按照偏移模式振蕩，集體朝著刺激源移動。

測試中，研究人員用25個物理機器人“粒子”展示了移動、搬運物體以及向光刺激移動的行為，并用10萬個“粒子”的模擬實驗表明了該系統可擴展性。

此外，模擬預測在20%粒子失效的情況下，系統仍能繼續運動。而在傳統機器人系統中，單個個體的缺失經常會導致整個系統失效。德國馬克斯·普朗克智能系統研究所科學家評價認為，這種全新機器人具有傳統機器人系統所沒有的可擴展控制和魯棒性——這是一種抗干擾能力參數，也是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。