樂高積木并不智能。它不會計算，也不用插電，它只是能拼搭而已。據(jù)外媒報道，佐治亞理工學院（Georgia Tech）的研究團隊將樂高積木的邏輯應用到機器人領域。佐治亞理工學院丹尼爾·古根海姆航空航天學院（Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering）的助理教授Bolei Deng和航空航天工程博士生Xinyi Yang構建了由微型機器人粒子組成的集群，這些粒子無需任何電子元件即可實現(xiàn)鎖定、釋放和重組。沒有傳感器，沒有處理器，也沒有代碼。

相關研究發(fā)表于期刊《Advanced Intelligent Systems》。

圖片來源：佐治亞理工學院

Deng并非這一概念的發(fā)明者。早在60多年前，小說家Kurt Vonnegut就設想過自組織機器。Deng的目標是將科幻變?yōu)楝F(xiàn)實。他表示：“我們的粒子行為并非由中央控制器控制，而是由其機械設計以及彼此之間的相互作用來決定。”

傳統(tǒng)上，制造更智能的機器人意味著增加復雜性：更多的硬件、更多的處理器、更多的代碼。Deng和Yang則摒棄了所有這些。剩下的只有機械結構。

Yang稱之為“機械智能”。每個粒子都經(jīng)過設計，無需傳感器或中央大腦，就能通過自身的形狀進行“思考”。

Yang解釋說：“這種智能并非預先編程，而是內置的。改變幾何形狀，就能改變粒子群的行為?！?/p>

當粒子感受到振動時，它們會自動做出反應。將不同形狀的粒子混合在一起，群體就會像鳥群或蟻群一樣移動。

Bolei Deng表示：“每個單元都可能很笨，只遵循簡單的規(guī)則。但當足夠多的單元組合在一起時，某種智能就開始顯現(xiàn)?！?/p>

“無腦”智能

在三維空間中，同樣的規(guī)則依然適用：形狀控制行為。每個粒子的幾何形狀決定了它如何推動、鎖定或釋放相鄰粒子。其結果是無需信號或代碼即可實現(xiàn)協(xié)調運動——交互直接寫入形狀之中。

群體中的每個粒子都是相同的——并且單獨存在時毫無用處。 

每個粒子都擁有均勻分布在其周圍的柔性臂。當兩個粒子相遇時，這些臂會彎曲并鎖定，像壓縮的彈簧一樣儲存張力。外部振動會釋放這種儲存的張力。臂會迅速張開，粒子彼此推開，群體由此擴散開來。

擴散的范圍和速度取決于臂的結構。改變臂的彎曲度，它們就能保持鎖定更長時間；增加剛度，它們就能更快地釋放。每個粒子都遵循相同的簡單機械規(guī)則：彎曲、鎖定、釋放。 

微小粒子 巨大的力量

一次振動即可啟動系統(tǒng)。粒子按照預定的順序分解，每一次相互作用都會觸發(fā)下一次。無需中央控制。分解順序預先設定在粒子間的物理連接方式中。

粒子的尺寸可以千差萬別——從頭發(fā)絲的粗細到1.5英寸的大小。

最小的粒子甚至可以進入血液循環(huán)。醫(yī)生可以將一團緊湊的粒子群置于血管系統(tǒng)內，并用超聲波激活它們。振動會釋放臂中儲存的張力。粒子向外擴散，進入單個機器人無法觸及的血管。

Deng設想利用粒子群將抗癌藥物直接輸送到難以觸及的腫瘤部位，同時保護健康組織。這種方法能夠精準靶向病變細胞，而不會損害身體其他部位。這種粒子群或許還能繪制血管圖，突破現(xiàn)有醫(yī)學成像工具的局限。

Yang表示：“這些粒子可以探索任何攝像頭或導管都無法到達的血管。只要發(fā)出振動信號，它們就會擴散到肉眼無法看到的身體部位?！?/p>

同樣的方法也可以應用于體外。在太空中，即使是微小的修復也需要宇航員穿上宇航服進行危險的太空行走，而且輻射還會損壞電子設備。

這些粒子可以以緊湊的團簇形式發(fā)射，落在表面上，然后通過振動釋放。它們會擴散開來，繞過障礙物，并在無需人員操作的情況下重新排列。

由于它們的行為是內置于自身結構而非電子元件中的，因此這種粒子群可以在傳統(tǒng)機器人無法工作的極端輻射和溫度環(huán)境下運行。

Deng表示：“在太空中，一旦建造了任何東西，就需要宇航員或機器人來改變它。在我們的系統(tǒng)中，只需要發(fā)送振動即可。”

下一步計劃 

Deng和Yang已經(jīng)證明，僅靠機械結構就能驅動群體運動?，F(xiàn)在，他們正在進一步推進這一理念。

他們正在構建一種結構，其關節(jié)能夠響應不同的振動。一個脈沖解鎖一個關節(jié)，另一個脈沖則釋放另一個關節(jié)。這種結構不僅能夠移動，還能自我重組。無需處理器來決定哪些部分發(fā)生移動，而是由設計本身決定。

Yang表示：“當讓設計發(fā)揮作用時，我們目前所探索的只是冰山一角?！?/p>

這與研究團隊最初采用的樂高積木邏輯如出一轍。無需電力。