Alex 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
What，机器人都已经进化到能自己造自己了？！
麻省理工（MIT）的研究人员脑洞大开，于是有了这番情景：
机器人1号忙前忙后，一边挑选零件，一边自主组装。
不一会儿后，一模一样的机器人2号就地诞生！
还没完，机器人2号刚来到这个世界，立刻就能和1号那样灵活运动，然后它还给自己“戴上”2个饰品，哦不，配件。
好家伙......这算是机器人“套娃”吗？？？
MIT的研究者指出：
这种机器人除了能克隆自己外，还能分层搭建出更大的机器人。
按此思路，以后造大型建筑或大型机械设备时，或许可以让小模块像搭积木似的一步步构造，不用再在旁边弄个巨型机床之类的了。
这样能大大提高建造效率！
相关研究论文已登上了Nature子刊Communications Engineering。
神奇的“智能”模块
从前文的动图中不难看出，这种机器人能如此快速地克隆自己，主要得益于它的一块块“零件”，研究者称之为Voxel。
Voxel一词是体积像素（Volume Pixel）的简称，我们可以简单把它理解为模块。
至于模块为什么会长成这样，研究者称，灵感来源于晶格，也就是原子在晶体中排列规律的空间结构。
立方八面体的结构具有低密度以及高刚度的优势，还方便搭建和拆卸。
这些模块除了有机械结构之外，还有智能控制系统。
模块内部搭载了电池，还有中央处理器和执行器等，让其可以灵活地动起来，还能自主导航。
而模块边沿则装有磁吸弹簧针连接器，两个模块只需要“贴贴”，就可以牢固地连在一起：
就算没有电线，每组面对面连接也能在10V电压下，传输8A的电流和50N的拉伸力。
不过仅靠运动还不够，机器人选取零件和搭载新机器人的过程还涉及抓取的动作。
所以研究团队还给机器人设计了“手腕儿”。
这个“关节”比其他模块更灵活，方便机器人“拿起”零件以及分层搭建。
接下来，机器人就可以有条不紊地克隆自己了。
幕后的集中控制程序
到这里，还有一个问题：机器人是如何抓取正确的模块，并按顺序拼出想要的新结构？
研究人员开发了一个集中控制程序。
通过这个程序，机器人可以自我复制、离散化形状、规划移动路径，并合理分配任务。
首先，机器人的计算系统会根据给定目标形状，自动生成适合的构建序列。通过编译器，将输入的几何体离散成有序的分层构建块。
然后，系统还会分析出最佳组装顺序，来提高效率并防止过程混乱。
也就是说，机器人不仅能复制粘贴自己，还能分层搭出更大的机器人或者其他结构。
举个栗子~
如果现在要建造一个大圆锥，第一步需要人在集中控制程序处输入这个“施工目标”。
然后系统就会自动将这个形状拆分开，确定施工顺序，并确定施工队的组成，告诉第一个机器人还需要多少个小伙伴来完成任务。
然后，系统会发出指令，让第一个机器人以递归的方式造出自己的工友。
接着，系统还会分配任务，运用贪心算法找到最高效的施工路径，避免一群机器人发生碰撞。
分层算法则用来分解施工步骤，小机器人制造组件，大机器人则负责将做好的组件搭起来。
不过，研究者也指出，在实操过程中，部件还不够灵活（开头的动图是模拟环境中的样子），目前他们正在研究开发更强大、灵敏的连接器。
研究者简介
研究人员来自MIT的比特与原子研究中心以及美国陆军研究实验室。
论文一作兼通讯作者Amira Abdel-Rahman，现为MIT在读博士研究生，硕士毕业于哈佛大学技术设计研究专业。
她的主要研究方向为，利用计算机来分析制造过程和制造系统。
系统整体构思的设计者为Neil Gershenfeld教授，现为MIT比特和原子研究中心主任，他也是美国物理学会会员。
MIT比特和原子研究中心，目前正在致力于打破计算机科学和经典物理学之间界限，探索如何把数据和硬件更好地结合联动。
