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MIT 和哥伦比亚大学的商量东谈主员应用生物细胞脚迹，配置了一款省略贪图化的机器东谈主丁香色五月，这些粒子机器东谈主不错无数目拼装在沿途，迁徙物体，完成其他任务。
李蓉蓉 麻豆
所谓的“粒子机器东谈主”系统是基于麻省理工学院、哥伦比亚工程学院、康奈尔大学和哈佛大学的商量东谈主员的一个形势。它由许多单独的圆盘形单元构成，圆盘形粒子松散地通过磁力连气儿在沿途。每个粒子只可作念两件事：彭胀和减弱。然则这种通顺允许单个粒子以谐和通顺的情势互相推拉，传感器允许成簇的粒子被光源劝诱。
本周《Nature》杂志的一篇论文展示了由20多个粒子机器东谈主构成的集群，以及多达10万个粒子穿过梗阻物向灯泡迁徙的杜撰模拟，粒子机器东谈主不错传送舍弃在中间的物体。
粒子机器东谈主不错组合成许多形态，在梗阻物周围流动，挤过褊狭的破绽。值得注目的是，莫得一个粒子径直与另一个粒子通信或依赖于另一个粒子推崇作用。因此不错轻易添加或删减，而不会对拼装合座产生影响。在论文中，商量东谈主员展示了即使许多单元发生故障，粒子机器系统也不错完成任务。
“小机器东谈主就像一个个细胞，它们天然不像个体那么有劲，然则当作一个群体就能完成许多使命，”贪图机科学和东谈主工智能实验室（CSAIL）主任Daniela Rus陶冶说。“机器东谈主本人是静止的，当它们与其他粒子机器东谈主连气儿时，一刹间，机器东谈主集群不错探索寰宇，戒指更复杂的动作，有了这些‘通用的细胞’，机器东谈主粒子不错达成不同时事、合座调度、合座通顺、合座行为，正如咱们在实验室中所展示的那样，追踪色泽梯度。这短长常弘大的。”
著作作家还包括：第一作家CSAIL博后学者Shuguang Li，哥伦比亚大学工学院的Hod Lipson和Richa Batra，康奈尔大学的David Brown、Hyun-Dong Chang和Nikhil Ranganathan，以及哈佛大学的Chuck Hoberman。
在MIT，Rus商量模块化连气儿机器东谈主还是快要20年了，他曾研制出可连气儿到其他机器东谈主上伸缩的立方体机器东谈主，然则方形结构为止了机器东谈主的群体通顺和构型。
与Lipson实验室合营后，那时（2014年）Shuguang Li博士如故MIT的又名商量生，商量东谈主员测试了粗略互相旋转的圆盘形结构，发现它们不仅不错互联贯气儿和断开，还能构成许多构型。
粒子机器东谈主的每个单元齐有一个圆柱形底座，内部装有一颗电板、一个小电机、检测光强度的传感器、一个微戒指器以及一个发送和给与信号的通信组件。顶上头，安设着一个儿童玩物，亚洲成人名叫霍伯曼（Hoberman）飞翔环，它的发明者亦然本文的合营者之一。这个玩物由一个圆形连气儿的小面板构成，每个面板上安设两个小磁铁，两个小面板不错被拉动扩大或推回减弱。
要道诀要是对机器东谈主粒子进行编程，使其按照精确的端正伸开和减弱，从而将合座推向一个指标光源。
为了作念到这少量，商量东谈主员为每个粒子配置了一个算法，该算法不错分析来自其他粒子的光强度播送信息，无需径直进行粒子间通信。
粒子越围聚光源，播送强度越大，每个粒子不断地播送一个信号，它与统共其他粒子分享其感知的强度级别。假定一个粒子机器东谈主系统测量1到10级光强度：最接近光源的粒子记载10级，最远的粒子记载1级。强度级别交替对应粒子必须伸开的特定时期。强度最高的粒子（10级）最初彭胀，接下来是9级……随后每一级齐发生这种定时的彭胀和减弱通顺。
“这就产生了一种机械力，谐和的推拉通顺将一个大集群推向或离开环境刺激，”Li博士补充谈。“要道的构成部分是粒子间分享的同步时钟精确计时，这使得通顺尽可能地高效，若是你把同步时钟搅散了，系统后果就会缩短。”
在著作上传的视频中，商量东谈主员展示了由信得过粒子构成的粒子机器东谈主系统，这些粒子在不同的灯泡被点亮后迁徙和篡改宗旨。另外，一个多达10000个粒子构成的模拟集群，即使在20%粒子齐无法使命的情况下，也能守护50%的通顺速率。
2004年，纳米时间前驱K. Eric Drexler在其撰写的《Engines of Creation》一书中创造了“Grey Goo”，由数十亿纳米颗粒构成的机器东谈主“Grey Goo”一直劝诱着科幻演义迷。但大多数商量东谈主员以为这仅仅一个荒诞的表面。
“这个想象有点像‘Grey Goo’，要道新奇之处在于，你所领有的新机器东谈主莫得聚集戒指看法，莫得单点故障，莫得固定时事，它的组件也莫得私有的标识，”哥伦比亚工程学院的机械工程陶冶Lipson说。
下一步，将是使这些部件小型化，制造一个由数百万微不雅粒子构成的机器东谈主。
延长阅读： “智能”磁力小型机器东谈主——microbot origami
原文检索：Shuguang Li， Richa Batra， David Brown， Hyun-Dong Chang， Nikhil Ranganathan， Chuck Hoberman， Daniela Rus & Hod Lipson. Particle robotics based on statistical mechanics of loosely coupled components. Nature， 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1022-9
（生物通：伍松）
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