美國田納西大學(xué)和橡樹嶺國家實驗室的科研人員研制出一臺基于神經(jīng)形態(tài)計算技術(shù)的機(jī)器人。

一個由美國田納西大學(xué)（University of Tennessee）和橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員組成的團(tuán)隊研制出了一臺有大腦的機(jī)器人。這臺機(jī)器人有個親切的名字——“霓虹”，就像是Roomba（iRobot公司智能掃地機(jī)器人）和迪士尼皮克斯動畫“機(jī)器人總動員”締造的一個混血兒。它能夠在空間中導(dǎo)航，同時通過感應(yīng)物體來避開障礙物，然后改變方向，避免撞到它們。美國田納西大學(xué)的神經(jīng)形態(tài)研究小組把成功研制這臺機(jī)器人視為向新無人機(jī)技術(shù)邁進(jìn)的一步。

“神經(jīng)形態(tài)”術(shù)語意味著計算機(jī)科學(xué)家的“大腦”。可以說，機(jī)器人從接連它們的電腦處獲得智力，而“霓虹”這臺機(jī)器人不是。“大多數(shù)計算機(jī)都運行代碼，”神經(jīng)形態(tài)研究小組的顧問Mark Dean教授說。“‘霓虹’機(jī)器人里沒有代碼。它有神經(jīng)元和突觸，并根據(jù)訓(xùn)練的內(nèi)容來運作。”該機(jī)器人原型仍然需要用計算機(jī)啟動，但是一旦打開，它就不需要外部編程來進(jìn)行移動了。

在田納西州大學(xué)研究人員Parker Mitchell和Grant Bruer用一個小型筆記本電腦演示了這臺機(jī)器人。當(dāng)機(jī)器人指示燈一亮，他們就把機(jī)器人放置在迷宮內(nèi)的水泥地上，迷宮由錐形筒和塑料筒圍成，他們時不時會走到迷宮前面，測試它的反應(yīng)時間。這個小心翼翼的機(jī)器人在房間里旋轉(zhuǎn)著，偶爾還會有螺絲脫落，它的眼珠不停地轉(zhuǎn)動，活像《地球脈動2》（英國廣播公司播出的紀(jì)錄片）里的火烈鳥。在訓(xùn)練中，“霓虹”學(xué)會了害怕碰撞，變得更聰明，每次在接近某物時都表現(xiàn)得更準(zhǔn)確。

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適者生存

為了讓“霓虹”達(dá)到這一點，許多代的“霓虹”機(jī)器人不得不接受橡樹嶺國家實驗室的旗艦版超級計算機(jī)“泰坦”（Titan）的高風(fēng)險訓(xùn)練，這可能會讓一些軍事訓(xùn)練營蒙羞。

前田納西州大學(xué)學(xué)生、橡樹嶺國家實驗室研究員Katie Schuman是該研究團(tuán)隊的導(dǎo)師。Schuman說:“我們通過模擬來操作它，下一步是訓(xùn)練大腦不僅可以避開物體，而且可以針對特定物體。它被賦予動機(jī)去盡可能多的地方，而不會有任何影響。”Schuman提到的動機(jī)是生存，在“泰坦”18000臺電腦的24小時訓(xùn)練期間，成千上萬甚至上百萬個版本的“霓虹”在她的手中死去。當(dāng)然，機(jī)器人不會感到疼痛，但如果可以的話，這將是一個非常悲傷的故事。“就像適者生存一樣，”Mitchell說。“好的大腦會繼續(xù)運轉(zhuǎn)，壞的大腦會死亡。”這樣，大腦就會隨著時間的推移而進(jìn)化。Mitchell和Bruer賦予這個小小的大腦一個身軀，從而可以投入工作。在這個神經(jīng)形態(tài)研究團(tuán)隊中，大約有20名工程專業(yè)學(xué)生做出了自己的貢獻(xiàn)。

Schuman說，看著“霓虹”的各種迭代，他們開始注意到關(guān)于它的學(xué)習(xí)方式的一些趣事。例如，早期的“霓虹”碰到角落時，為了逃離出來，它們會旋轉(zhuǎn)幾次。現(xiàn)在“霓虹”只需要適當(dāng)?shù)馗淖兎较蚓涂梢粤恕Ｍ瑯拥兀摍C(jī)器人總是朝同一個方向轉(zhuǎn)動，從角落里走出來，或者遠(yuǎn)離障礙物。她說：“我認(rèn)為這是一個效率的特性，因為它的目標(biāo)是覆蓋盡可能多的地面。”

02

應(yīng)用

“霓虹”機(jī)器人的潛在應(yīng)用不會只停留在無人駕駛飛機(jī)領(lǐng)域。Dean教授表示，擁有像“霓虹”一樣小的大腦的自主機(jī)器人非常罕見，這使得該機(jī)器人適用于資源稀缺、體重受限的環(huán)境中。這可能是無人機(jī)，但也可以應(yīng)用于衛(wèi)星和水下交通工具。

Dean教授稱，下一步是訓(xùn)練大腦，使機(jī)器人不僅可以避開物體，而且可以針對特定物體。他說:“我們的首要目標(biāo)是建造能夠適應(yīng)所處環(huán)境的事物，這樣它們就能根據(jù)所學(xué)，在不同的環(huán)境中生存。”