科幻電影《Her》里講述這樣一個(gè)故事：2025年，孤獨(dú)內(nèi)向的男主在離婚后遇到一款人工智能操作系統(tǒng)OS1，“她”可通過(guò)和人類對(duì)話，不斷學(xué)習(xí)和豐富自己的意識(shí)和感情，進(jìn)化的速度令人驚訝。

2025年很快就來(lái)臨，在現(xiàn)實(shí)世界中像電影擁有意識(shí)和感情，能自主學(xué)習(xí)、進(jìn)化的機(jī)器人還未存在。

雖然全球人工智能應(yīng)用很多，但在很長(zhǎng)時(shí)間里，這些機(jī)器僅是一個(gè)工具或者玩具。有一個(gè)人將這狀況給打破：哥倫比亞大學(xué)教授、機(jī)器人研究權(quán)威專家Hod Lipson和團(tuán)隊(duì)研發(fā)出有自我建模的仿生群體“粒子機(jī)器人”。

據(jù)介紹，粒子機(jī)器人由許多單獨(dú)的圓盤狀單元組成，這些單元便是“粒子”。單個(gè)粒子呈圓盤狀，內(nèi)置電池、通信模塊、小電機(jī)，以及獨(dú)特設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其直徑在收縮狀態(tài)下，約為15厘米；擴(kuò)張狀態(tài)下，約為23厘米。
單個(gè)粒子不能獨(dú)立移動(dòng)，但如果把三個(gè)粒子放在一起，粒子在接受指令伸縮時(shí)，就會(huì)一起完成直線行走等行為，而更多的粒子可完成更復(fù)雜的事情。
這些“成精”的粒子可組成機(jī)器人，在光線的引導(dǎo)下，四處移動(dòng)、運(yùn)送物體，以及躲避障礙物。這背后的創(chuàng)新原理、未來(lái)粒子機(jī)器人的發(fā)展是如何呢？
11月3日，Hod Lipson來(lái)到2019騰訊科學(xué)WE大會(huì)上，為我們揭秘粒子機(jī)器人背后的黑科技。
 

擺脫程序員，機(jī)器人自我模擬
 

曾經(jīng)人工智能的研究之路并不容易：曾經(jīng)讓機(jī)器在納秒時(shí)間里判斷一張圖像是貓還是狗，這件看起來(lái)簡(jiǎn)單的事足以讓專家們研究10多年。

但現(xiàn)在隨著AI技術(shù)的發(fā)展，我們已研究出無(wú)人駕駛，機(jī)器人可玩后空翻，甚至完成畫畫等創(chuàng)意性的事。在這樣的基礎(chǔ)下，Hod Lipson開始探索研究具有自主意識(shí)的機(jī)器人。什么是意識(shí)？Hod Lipson喜歡用這定義來(lái)解釋：能夠把自己模擬到未來(lái)情景當(dāng)中的能力。

也就是你能在多大程度上想象、預(yù)測(cè)自己在未來(lái)會(huì)有怎樣的感覺(jué)；采取怎樣的行動(dòng)；有怎樣的經(jīng)歷和體驗(yàn)。例如人在跨過(guò)地上水潭時(shí)，會(huì)第一步腳該放在哪，第二步腳落在哪等，然后繼續(xù)模擬后面的決定和動(dòng)作。Hod Lipson也期待機(jī)器人做到這樣。因?yàn)榻趲缀跛袡C(jī)器人學(xué)的成果，都是通過(guò)模擬進(jìn)行學(xué)習(xí)的。

但這些模擬的前提是由工程師創(chuàng)造出來(lái)的，由工程師編寫程序決定的。“我們一直試圖從根本上思考改善機(jī)器人技術(shù)的方法，希望讓這些機(jī)器人不僅只是看起來(lái)像一個(gè)生物體，實(shí)際也能像生物系統(tǒng)一樣運(yùn)行，功能更復(fù)雜強(qiáng)大，但仍是由最基本的部分組成。”Hod說(shuō)。從這個(gè)思路出發(fā)，Hod Lipson團(tuán)隊(duì)在幾年前做了一個(gè)機(jī)器人，這個(gè)機(jī)器人是瞎的，它只能感受自己，看不到世界，它試圖自我模擬、自我建模。

它一開始不知道自己是蛇，還是蜘蛛、樹、胳膊，但是過(guò)了一段時(shí)間后，它通過(guò)“大腦”學(xué)習(xí)，形成自我認(rèn)知，可以感受到自己有四條腿。隨著人工智能的發(fā)展，Hod Lipson團(tuán)隊(duì)又研發(fā)出有電機(jī)的機(jī)械臂，工程師沒(méi)有設(shè)置機(jī)器人任何的信息，一開始機(jī)器人像嬰兒躺在床上，到處甩動(dòng)，大概過(guò)了一天，它開始有自己形象去完成一些簡(jiǎn)單的任務(wù)。

Hod Lipson表示，創(chuàng)建這個(gè)自我形象特別不容易，因?yàn)樗皇窃谖锢憩F(xiàn)實(shí)中學(xué)習(xí)，而是在自己的想象中學(xué)習(xí)，這是有區(qū)別的。將有自我模型和沒(méi)有自我模型的兩個(gè)機(jī)器人放在一起，對(duì)于同樣的數(shù)據(jù)，能夠?qū)ψ晕医５臋C(jī)器學(xué)的快得多，而沒(méi)有自我建模的機(jī)器人要慢1000多倍。“這個(gè)差距，就是自我意識(shí)的革命。”Hod Lipson表示。

除了讓機(jī)器人自我模仿，Hod Lipson團(tuán)隊(duì)還從“人會(huì)模仿其他人”這現(xiàn)實(shí)出發(fā)，讓機(jī)器人之間互相模仿！因?yàn)槿绻麢C(jī)器人能夠模擬其它人或者機(jī)器人，那機(jī)器人之間也會(huì)有社會(huì)行為。

還能像人一樣有修復(fù)、生長(zhǎng)的功能，如果機(jī)器某個(gè)零件壞了，機(jī)器自己可進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)。

如此一來(lái)，當(dāng)一個(gè)機(jī)器人壞了，就不需簡(jiǎn)單地把它“埋”了。而是像生物學(xué)里，其它的機(jī)器可以用“死機(jī)器人”的粒子來(lái)做更好的機(jī)器人。Hod Lipson表示，一個(gè)真正的粒子機(jī)器人會(huì)有成千上百個(gè)粒子組成，即使其中20%的粒子壞掉，機(jī)器人仍然可以繼續(xù)運(yùn)作。
 

看了上述擁有自我意識(shí)、會(huì)模擬他人的機(jī)器人，可能會(huì)有人難免擔(dān)憂，這項(xiàng)技術(shù)如果用在不正當(dāng)?shù)氖律希欠駮?huì)給人們帶來(lái)危害？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，Hod Lipson用火來(lái)作比喻：火很危險(xiǎn)也很強(qiáng)大，但人類沒(méi)有希望自己從未發(fā)現(xiàn)火，因?yàn)橛辛嘶鹬螅沟梦覀兡茏龊芏嘀白霾坏降摹⒉豢伤甲h的事情。

他在這個(gè)問(wèn)題上持樂(lè)觀態(tài)度，認(rèn)為自主意識(shí)機(jī)器人帶來(lái)的好處將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它的風(fēng)險(xiǎn)。“因?yàn)楝F(xiàn)在社會(huì)上已有很多機(jī)器，數(shù)量會(huì)越來(lái)越多，也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，總有一天人類將無(wú)法直接照顧這么多機(jī)器人，我們要想辦法讓機(jī)器人自己來(lái)照顧自己。”

談及未來(lái)研究方向，Hod Lipson表示，他們正努力把粒子機(jī)器人做得更小。他們希望機(jī)器人能夠模擬成百上千個(gè)細(xì)胞一起運(yùn)作的狀況。但目前現(xiàn)在只實(shí)現(xiàn)幾十個(gè)細(xì)胞的運(yùn)行。

在未來(lái)，他希望有一天能夠達(dá)到數(shù)百萬(wàn)、上千萬(wàn)的細(xì)胞一起組成的粒子機(jī)器人來(lái)運(yùn)作，就像人類的身體一樣，有數(shù)十億、上百億的細(xì)胞，它們共同形成了人類。

如果要完成這樣的目標(biāo)，便需要納米技術(shù)，或者說(shuō)至少是微米技術(shù)。Hod Lipson坦言，在粒子機(jī)器人的部件足夠小之前，是不可能有實(shí)用場(chǎng)景的，因?yàn)樵诖蟮囊?guī)模上沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)細(xì)胞之間永續(xù)的更新。Hod Lipson相信會(huì)在他的有生之年能達(dá)到微米。

作者 | 伍杏玲
來(lái)源 | CSDN