AI在30秒内设计出微型机器人，它们不断长出新腿
人工智能可以在笔记本电脑或智能手机上短短30秒内设计出自主机器人。不过现在还不必担心每个人都可能在等公交车时制造出“终结者”——如最近一项研究中报道的那样，这些机器人只是简单的机器，只能直线移动，无法执行更复杂的任务。（然而有趣的是，它们总是倾向于发展出腿，而不是蠕动、像尺蠖一样移动或蛇行。）该研究的作者、西北大学的计算机科学家兼工程师Sam Kriegman表示，随着进一步的发展，这种方法可能会使机器人设计大众化。“当只有大型公司、政府和大型学术机构拥有足够的计算能力来使用人工智能进行设计时，这真的会限制了提出问题的多样性，”Kriegman说，“提高这些工具的可及性是一件令人非常兴奋的事情。”如今，人工智能已经能够撰写文章和驾驶汽车，因此设计机器人似乎成了一个合乎逻辑的下一步。但哥伦比亚大学的机器人学家Hod Lipson（未参与这项研究）表示，创造一个能有效设计真实产品算法并不容易。“还有很多问题有待解答，”Lipson评价这项新研究时说，“但我认为这是向前迈出的一大步。”这项方法使用了一种模拟进化版本，来创建能够完成特定任务的机器人——在本例中是向前移动。以前，生成进化机器人需要随机产生变异、测试这些变异、优化表现最好的个体并再次测试新版本。Kriegman表示，这需要大量的计算能力。他和同事们转而采用了一种称为“梯度下降”的方法，这种方法更类似于“定向进化”。这一过程从一个随机生成的机器人身体设计开始，但它与随机进化不同之处在于，它赋予算法判断某个身体结构在多大程度上接近理想状态的能力。在每一次迭代中，人工智能可以聚焦于最有可能通向成功的路径。“我们为[算法]提供了判断某种变异是好是坏的方法，”Kriegman说道。在他们的计算机模拟中，研究人员让机器人从随机形状开始，并为人工智能设定目标：发展出陆地移动能力，然后将这些初生的机器人释放到虚拟环境中进行进化。仅用了10次模拟和几秒钟时间，就达到了最优状态。研究人员在10月3日的《美国国家科学院院刊》上报告称，从最初的、无法移动的身体结构开始，这些机器人可以以每秒高达0.5个身体长度的速度移动，大约是人类平均步行速度的一半。研究小组还发现，这些机器人不断进化出腿部并开始行走。Lipson表示，仅用几次迭代，人工智能就能从随机形态中构建出功能性结构，这一点令人印象深刻。为了检验这些模拟在实践中是否有效，研究人员通过3D打印了他们表现最好的机器人设计的模具，并用硅胶填充模具。他们通过向形状中的小空腔充气来模拟肌肉的收缩和舒张。最终制造出的机器人大小约为一块肥皂，像一个个笨拙的小卡通角色般缓慢地爬行。这台能行走的小型机器人是由人工智能设计的。图片来源：西北大学“我们非常兴奋地看着它向正确的方向移动，并且真的动了起来，”Kriegman说，因为由人工智能模拟的机器人并不一定能在现实世界中运作。杜克大学荣誉教授、加州大学洛杉矶分校研究教授N. Katherine Hayles表示，虽然这些机器人非常简单，只能完成一个任务，但这项研究代表了更先进机器人设计的一步进展。她是《How We Became Posthuman: Virtual Bodies in Cybernetics, Literature, and Informatics》一书的作者（芝加哥大学出版社，1999年）。她说：“梯度下降方法在设计人工神经网络——一种受人脑启发的人工智能方法——方面已经取得了很大的成就，所以将‘大脑’和‘身体’结合起来将非常强大。”“在我看来，真正的突破将是当你把梯度下降方法用于进化神经网络，并将其与可进化身体连接起来的时候，”Hayles说。“这样‘大脑’和‘身体’就可以像生物体那样共同进化。”Lipson表示，能够设计新产品的AI可能帮助人类摆脱各种棘手问题，从设计有助于缓解气候变化的下一代电池，到发现当前无法治愈疾病的新型抗生素和药物。他说，这些简单、笨拙的机器人是迈向这一目标的一步。“如果我们能设计出能为我们设计东西的算法，那么一切皆有可能，”Lipson说。“我们将迎来巨大的飞跃。”
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