來源：科技日報(bào)

記者：張夢然

當(dāng)前的機(jī)器人通常采用封閉式結(jié)構(gòu)，其身體不具備生長、自我修復(fù)或環(huán)境適應(yīng)能力。然而，美國哥倫比亞大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種能夠通過吸收周邊環(huán)境中的材料或其他機(jī)器人部件實(shí)現(xiàn)物理“生長”“自愈”和自我改進(jìn)的新型機(jī)器人系統(tǒng)。這項(xiàng)被稱為“機(jī)器人新陳代謝”的創(chuàng)新成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》上，標(biāo)志著人們向著可自我維持的機(jī)器人生態(tài)邁出了重要一步，也為未來自主機(jī)器發(fā)展開辟了全新方向。

桁架鏈接自組裝形成四面體。圖片來源：美國哥倫比亞大學(xué)

研究團(tuán)隊(duì)表示，真正的自主性不僅意味著獨(dú)立思考，更應(yīng)包括身體上的自我維持能力。就像生物體通過攝取和整合外部資源來維持生命活動一樣，這些新型機(jī)器人也能利用來自環(huán)境或其他機(jī)器的組件進(jìn)行生長、修復(fù)和功能升級，展現(xiàn)出類似“新陳代謝”的能力。

該技術(shù)在名為Truss Link的模塊化機(jī)器人上進(jìn)行了驗(yàn)證。受智美高磁力玩具啟發(fā)，Truss Link是一種磁性連接桿件，能夠以多種角度自由組合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展、收縮與重構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中，單個(gè)模塊可自組裝成二維形狀，并進(jìn)一步演化為三維結(jié)構(gòu)，形成具備特定功能的復(fù)雜機(jī)器人。例如，一個(gè)由四面體組成的機(jī)器人在加入額外鏈接后，像手杖一樣提升其下坡移動速度超過66.5%。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)想，未來將構(gòu)建一個(gè)由這類機(jī)器人組成的生態(tài)系統(tǒng)，能夠在無人干預(yù)的情況下自主維護(hù)、成長并適應(yīng)各種未知任務(wù)和環(huán)境。這種仿生策略為實(shí)現(xiàn)具備長期適應(yīng)能力的自主機(jī)器人提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。

“機(jī)器人新陳代謝”技術(shù)賦予了機(jī)器物理層面的進(jìn)化潛力，使機(jī)器不僅能“思考”，還能“成長”。這一突破標(biāo)志著自主性研究邁入新階段。短期內(nèi)，該技術(shù)有望應(yīng)用于災(zāi)難救援、深空探測等高風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域；長遠(yuǎn)來看，它或?qū)⑼苿尤斯ぶ悄茏灾鳂?gòu)建物理結(jié)構(gòu)和設(shè)備，如同如今自動處理語言信息一般自如。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，盡管人們常將自我復(fù)制機(jī)器人與科幻災(zāi)難場景聯(lián)系在一起，但在技術(shù)可控范圍內(nèi)，也應(yīng)看到現(xiàn)實(shí)需求日益迫切。隨著無人駕駛、自動化制造、國防及太空探索等領(lǐng)域?qū)C(jī)器人的依賴日益加深，人類不可能持續(xù)為其提供人工維護(hù)，未來的機(jī)器人必須學(xué)會“自我照料”。“機(jī)器人新陳代謝”正是朝著這個(gè)方向邁出了關(guān)鍵一步。

近十年，人工智能在認(rèn)知層面取得了長足進(jìn)步，但另一方面，機(jī)器人的身體仍然缺乏生物系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)性。生命的奧秘，其實(shí)正體現(xiàn)在其模塊化結(jié)構(gòu)——從氨基酸到細(xì)胞，再到器官，所有組件均可被重復(fù)利用。要讓機(jī)器人真正融入這個(gè)世界，就必須賦予它們同樣的能力。現(xiàn)在，科學(xué)家們邁出了如此令人驚嘆的一步，如何合理、安全、可控的讓這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展下去，所有人拭目以待。