機(jī)器人無(wú)法超越最快的動(dòng)物有一個(gè)令人驚訝的原因

近年來(lái)，我們?cè)跈C(jī)器人和人工智能方面取得了一些重大進(jìn)展，但尚未制造出能夠超越自然界所能提供的最好的機(jī)器人——新的研究探討了其中的關(guān)鍵原因。

通過(guò)回顧和參考一百多項(xiàng)以前的研究，并將機(jī)器人與動(dòng)物進(jìn)行對(duì)比，如力量、框架、沖動(dòng)、傳感和控制，結(jié)論相當(dāng)令人驚訝。

這并不是說(shuō)我們最先進(jìn)的機(jī)器人在任何一個(gè)特定類別中都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。問(wèn)題是我們還沒有弄清楚如何將所有這些不同的元素組合在一起數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化有。

“在系統(tǒng)層面，機(jī)器人沒有那么好，”說(shuō)來(lái)自科羅拉多大學(xué)博爾德分校的機(jī)械工程師Kaushik Jayaram。

“我們遇到了固有的設(shè)計(jì)權(quán)衡。如果我們?cè)噲D優(yōu)化一件事，比如前進(jìn)速度，我們可能會(huì)失去其他東西，比如轉(zhuǎn)彎能力。

例如，Jayaram 指出到受蟑螂啟發(fā)的機(jī)器人他在 2020 年幫助開發(fā)。它向前和向后移動(dòng)速度很快，但在需要改變方向或在不平坦的表面上移動(dòng)時(shí)會(huì)很掙扎。

當(dāng)兩個(gè)過(guò)程以意想不到的方式相互作用時(shí)，這些權(quán)衡也可以組合成一種好處，從而有助于系統(tǒng)。雖然這種類型的相互作用更有可能出現(xiàn)在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，但它們很難（如果不是不可能的話）預(yù)測(cè)。

研究人員還指出，即使是最小的昆蟲在感知周圍的世界并使其行動(dòng)適應(yīng)它方面擊敗了大多數(shù)機(jī)器人;靈活性和敏捷性對(duì)于您想要快速且安全的方式移動(dòng)至關(guān)重要。

然后是力量。雖然電機(jī)和電池可以在某些指標(biāo)上擊敗組織和肌肉，但在動(dòng)物中，功率與同一細(xì)胞亞基中的感覺信息完全整合。

“從某種意義上說(shuō)，動(dòng)物是這一終極設(shè)計(jì)原則的體現(xiàn)——一個(gè)可以很好地協(xié)同工作的系統(tǒng)?！?a>說(shuō)賈亞拉姆?！按笞匀皇且晃环浅Ｓ杏玫睦蠋?。”

這項(xiàng)新研究背后的驅(qū)動(dòng)動(dòng)機(jī)之一是，它將激勵(lì)工程師創(chuàng)造出更靈活、更敏捷，并且能夠更好地根據(jù)場(chǎng)景調(diào)整他們的移動(dòng)方式。

研究小組的建議是，我們可能專注于嘗試更好地構(gòu)建不同元素組合的“功能亞單元”就像它們?cè)趧?dòng)物細(xì)胞中一樣– 功率、傳感和運(yùn)動(dòng)等元素。

這種策略將提供更多機(jī)會(huì)來(lái)探索負(fù)面權(quán)衡和潛在的新興屬性。直到我們更好地了解這些因素,獵豹蟑螂仍然會(huì)有優(yōu)勢(shì)。

“作為一名工程師，這有點(diǎn)令人沮喪，”說(shuō)賈亞拉姆?！敖?jīng)過(guò)200多年的密集工程，我們已經(jīng)能夠?qū)⒑教炱魉屯?a data-linkid="73106" data-postid="125555">月亮和火星還有更多。

“但令人困惑的是，我們還沒有在自然環(huán)境中運(yùn)動(dòng)明顯優(yōu)于生物系統(tǒng)的機(jī)器人。

該研究已發(fā)表在科學(xué)機(jī)器人.

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