1
人工智能
1.3.4 4.试错程序,让机器人学会了自我修复

4.试错程序,让机器人学会了自我修复

传统观念认为,机器人的生产和复原都是掌控在人类手中的。但是这样一种观点,在近期被法国科学家们打破了——根据他们公布的信息显示,已经有部分可以通过外界信息识别进而进行自我修复的机器人面世了。

2015年5月,巴黎第六大学的教授让·巴蒂斯特·穆雷教授和他的团队注意到了这样一个现象——当一只小狗的某条腿受伤之后,它会停下来舔舐自己的伤口,并且在短暂休息之后,继续使用剩下的三条腿奔跑。这样一个再常见不过的现象,却给了穆雷教授极大的启发——在他看来,这实际上就是动物界的自愈模式,并且可以引进到机器人研发方面来。

很快,在助手的帮助下,穆雷教授制作了一个长着六条腿的小型机器人。在实验过程当中,穆雷将这个机器人摆放在展示桌上,并且按照计划让它向前行进。

起初,这个外形酷似蜘蛛的小机器人每秒能爬行26厘米。但是,穆雷却吩咐助手剪断了它的一条前臂。在“严重受伤”的情况下,这名机器人的移动速度在短时间内遭到了极大困扰,但在稍作迟疑之后,它开始寻找新的行走方式。在最初的几秒钟之内,遭到破坏的机器人每秒钟只能爬行8厘米。在接下来的20分钟里,它尝试了25种不同的行进方法,比如横着行走、倒走、改变支撑腿等。经过一系列调整,这个机器人终于寻找到了一种相对成功的方式,将自己的移动速度提升到了每秒钟20厘米。

之后,穆雷又增加了这次实验的难度。这一次他将这个只有5条机械臂的蜘蛛机器人的马达拆了下来,并且从接口处拆下了它的两条手臂。然而令人称道的一幕发生了,伤痕累累的机器人经过一番摸索后,先是利用剩下3只完好的机械臂找到了被拆下的马达,然后它将马达重新安装到了正确的位置。随后,它又探寻到了两条被拆下的机械臂,将它们从接口位置重新安装复位。

对于这一次实验,穆雷表示非常满意。他说道:“我们研究的可不是只能在顺境当中执行任务的乖乖虎,而是能适应多种危险环境的超级机器人。这一次工作人员制造了很多难度,但是我们的机器人都挺了过来。我想,通过一定时间的研究,我们能够发明出功能更为强大的机甲战士,即便是福岛核电站的任务,也难不倒他们。”穆雷教授口中的“福岛核电站任务”,正是指2011年大地震引发的核反应堆损毁事件。为了控制核辐射带来的高污染,日本政府先后启用了5个当时最为先进的机器人进入反应炉,但是由于强大的辐射,这5名机器人在执行任务的过程当中纷纷机能受损,最终全部倒在了支离破碎的核电站中。

实际上,穆雷教授这一次引入的正是所谓的“机械智能体试错程序”。所谓的“试错程序”,其实是向自然界“偷师”而来的。程序主导者穆雷教授解释说:“假如有一只狗,它的一条腿受伤了,它就会改变行走的姿势,借此减轻创口的疼痛感。基于这种理念,我们开发了试错程序,让机器人在遭到物理破坏时,能够及时寻找备选方案渡过难关。”因此,穆雷和助手给智能机器人的程序当中创建了一个复杂的知识库,借此引导机器人的行动。

在这一道编程当中,机器人的每一个行走动作都被赋予了不同的预设值。比如“6条腿向前走”的预设值是100,“5条腿后退”是75、“1条腿任意行走”是10等。因此,在面对不同的外界条件时,机器人都会通过处理器判定,自主测算出最佳的行走方式。事实证明,通过不同的数值预设,机器人确实能在遭遇外界阻力的情况下,快速寻找到最佳的补偿行为来完成指定任务。

可以看到,“试错程序”的开发,可以大幅度提升机器人的实际功用。尤其在面对部分前景难测的危险搜救行动时,配备了“试错程序”的机器人将被派上大用场。因为它们可以在无人照看的情况下自行调整,选择出最佳执行方案,最后完成指定任务。

除了危情处理之外,“试错程序”的进一步开发,对于世界机器人市场也将会产生极大的推动作用。就目前看来,世界各国对于机器人的制造和使用还处于发展时期。除部分发达国家以外,各国市场对于机器人的热度更多集中在军事科研和工业生产方面,关于家用服务型机器人的使用还是相对较少的。这其中一个很大的原因,就在于当前机器人生产成本较高,一旦出现故障或者破损,就会为使用者带来极大的不便。而“试错程序”的高度开发,可以从一定程度上缓解这个难题。穆雷教授的助理安托万·库利就认为,“试错程序”将极大地提升智能机器人的生存、工作能力。在遭到外界破坏的情况下,它们依然可以通过服务器调试来寻找到替代程序,进而保证工作的完成。

“我们并不是说,将来的机器人都将是残缺不全的。但是很显然,无论是大机械工场,还是小型家庭卧室,这些配备了特殊装置的机器人都能够在受损的状况下工作。它们的主人不必为了一点点小伤害就去花钱再购置新品,这将从整体水平上降低机器人市场的需求度,那么智能机器人的价格自然也就会下调。”库利这样说道。

很显然,“试错程序”的不断发展,对于机器人的推广、应用是有极大帮助意义的。有了这些能够在受损状况下继续工作的机器人助手,部分高危险、多变数的目标任务,都可以交给它们来完成。与此同时,一个耐用、存在多种替换、补偿功能的机器人,在市场上也注定大受欢迎。这会在一定程度上推动机械智能体的生产制造脚步,进而降低市场平均价格。可以预见的是,在未来一段时间里,机器助手或许就和今天的牛奶面包一样,成为商场里的普通陈列物。