看到1000个机器人在非人为操作的情况下有序移动时,确实令人感到不可思议。据Science杂志上发表的一项新研究显示,研究人员已经能实现这一设想:在不需要人工控制或中央控制系统的情况下,1000个机器人组成的这一集群能自我排列组合成各种复杂的形状。
我们在自然界中也能看到一些此类现象———从无序分子形成规则晶体、细胞形成组织,到蚂蚁用身体筑筏浮于水面、鸟群队列飞行以避免成为猎物等。这些现象呈现出的复杂表现形式都是通过数以千计,百万计甚至亿万计有局限性和不稳定的单个元素或个体之间的互动来完成的。
这类自我组织系统具有一些有趣的特性。首先,它们是分散的-也就是说,它们不需要一个中央大脑或领导者。其次,他们是可扩展的-这样你就可以叠加大量的个体。第三,他们很稳健——不稳定的个体也不会破坏整个系统。
通过自然界自我组织现象的启发,哈佛大学研究人员Radhika Nagpal,Michael Rubenstein和Alex Cornejo研制出一个由1024个机器人组成的集群。这个千人机器群组可形成复杂的二维图像,包括星星、扳手和字母“K”。
这一现象特殊的地方在于:在此千人机器群组出现之前,大多机器集群的组成个数不超过100个。
在设计千人机器集群时,第一个挑战是如何建立一个成本可承受、易于使用的大型机器人集群。这需要彻底重新思考如何设计机器人。要实现这一目的主要约束是机器人功能的有限性。