楊先碧

科幻影片《變形金剛》中會(huì)變形的機(jī)器人深深贏得了科幻迷們的喜愛。其實(shí)，它們不只是科幻迷的所愛，也是機(jī)器人研究專家的目標(biāo)。最近，美國研究人員就開發(fā)出一種會(huì)變形的超級機(jī)器人，有望在人跡罕至的區(qū)域進(jìn)行完全自主的活動(dòng)。

最早提出開發(fā)會(huì)變形機(jī)器人的是美國國家航空航天局，他們希望這種機(jī)器人能夠在太空探索中大顯身手。在航天專家的設(shè)想中，這種機(jī)器人是若干個(gè)模塊，它們整整齊齊地碼在航天飛行器中，到達(dá)外星之后，它們被投放到外星荒漠中。此時(shí)，它們自行組裝成一輛越野車，在崎嶇不平的外星荒漠中穿行，當(dāng)找到一個(gè)適合植物生長的區(qū)域后，它們變身為一個(gè)小型溫室，讓種子在其中發(fā)芽，長成幼苗，然后又變身為機(jī)器人，把這些幼苗栽種到外星土壤中。當(dāng)然，航天專家還希望變形機(jī)器人可以完成更多的外星探測任務(wù)。

接手這項(xiàng)研究的是美國南加州大學(xué)的研究人員，他們給正在開發(fā)的機(jī)器人命名為“超級機(jī)器人(superbot)”，目前已經(jīng)完成了一個(gè)具有20個(gè)模塊的變形機(jī)器人。負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的華裔科學(xué)家沈?yàn)槊裾f：“你可以建造不同類型的機(jī)器人，每種做不同的事情，但是這會(huì)很貴。”然而，有了可變形的超級機(jī)器人，一個(gè)機(jī)器人就可以完成不同性質(zhì)的任務(wù)，大大地節(jié)約了資源，不但可以降低制造成本，而且可以降低運(yùn)輸成本和維護(hù)成本。雖然單個(gè)變形機(jī)器人會(huì)比單個(gè)單功能機(jī)器人要貴得多，但是它們的性價(jià)比會(huì)很高。

目前，超級機(jī)器人還不能像科幻影片中的變形金剛那么強(qiáng)大，變形金剛轉(zhuǎn)眼就可以變成卡車或F-22戰(zhàn)斗機(jī)，而超級機(jī)器人只能進(jìn)行簡單的變形。這主要是因?yàn)槌墮C(jī)器人的模塊還較少，組裝更多模塊的技術(shù)尚不成熟。然而，研究人員希望有一天模塊化機(jī)器人像超級機(jī)器人一樣，可以因任務(wù)需要，隨時(shí)隨著環(huán)境改變它們的外形。

到目前為止，超級機(jī)器人被設(shè)計(jì)成2條、4條或6條腿的組合，移動(dòng)起來像蛇一樣，用身體滑行或扭曲，甚至像毛毛蟲般蠕動(dòng)。6個(gè)模塊可以形成履帶，有些組合還可以舞動(dòng)繩子。如果需要攀爬，它就能“變出”腿來。如果需要下山，它可以變形成一個(gè)球滾下去，就像自然界某些蟲子的下山方式一樣。

其實(shí)，這種依靠模塊進(jìn)行自我組裝的機(jī)器人并非南加州大學(xué)的獨(dú)創(chuàng)，多年來，不少機(jī)器人專家都在從事這方面的研究。2008年，美國賓夕法尼亞大學(xué)一個(gè)研究小組研制的模塊機(jī)器人被人踢得四分五裂之后，可以依據(jù)各自發(fā)射的無線電信號慢慢地湊在一起，然后按照原有的樣子組裝在一起。

而南加州大學(xué)的超級機(jī)器人功能更強(qiáng)大一些，它們具有更好的自我修復(fù)和重組的能力，因?yàn)槊總€(gè)模塊都是一個(gè)獨(dú)立的機(jī)器人，每個(gè)模塊間可以用紅外線和無線電互相聯(lián)絡(luò)。該模塊會(huì)不斷查看是否有其他模塊在附近，并且評估它們是否應(yīng)結(jié)合在成品超級機(jī)器人上，作為一只手臂或一條腿。在一次展示中，研究人員將超級機(jī)器人分成兩半，它們就變成為兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)器人。4條腿的超級機(jī)器人分成兩半，立刻變成兩個(gè)兩條腿的機(jī)器人。兩條腿的機(jī)器人有時(shí)移動(dòng)起來好像人們在水中蝶泳一樣。接著，這些機(jī)器人改變成為一條長長的蛇形機(jī)器人。

這些機(jī)器人目前還不能完全自主地進(jìn)行變形。還需要一些技術(shù)上的突破，才能使超級機(jī)器人成為一個(gè)完全獨(dú)立自主的機(jī)器人。主要的突破方向應(yīng)該是在人工智能方面，只有使得機(jī)器人擁有可以學(xué)習(xí)的智能，才可能讓它們自主地根據(jù)需要變成合適的形狀或工具。

這些機(jī)器人具有簡單思維和自主學(xué)習(xí)能力之后，人們并不能保證可以完全約束這些機(jī)器人的行為。比如，最近美國有研究人員開始研究可以利用有機(jī)物來自我提供能源的機(jī)器人，不少人就為此十分擔(dān)心。因?yàn)槿祟惾怏w也是有機(jī)物，在將來這些吃生物的機(jī)器人很可能在找不到食物或程序出錯(cuò)的時(shí)候，也許會(huì)把人類當(dāng)成它們的能量來源。

除了航天機(jī)構(gòu)，美國軍方和政府機(jī)構(gòu)也對超級變形機(jī)器人表示興趣。南加州大學(xué)的研究資金來自美國國防部高級研究規(guī)劃局、空軍、陸軍和國家科學(xué)基金會(huì)。在不久的將來，可自我組裝和自我修復(fù)的變形機(jī)器人有望用于外星探測、軍事情報(bào)搜集、抗災(zāi)搶險(xiǎn)等領(lǐng)域。