前言
如果現(xiàn)在問你，你是否記得自己是如何學(xué)會(huì)走路的，相信很多人會(huì)一臉茫然，然后搖著頭說(shuō)沒有印象。但如果你有一天心血來(lái)潮地去問你的父母：我是如何學(xué)會(huì)走路的，或許你的父母會(huì)滔滔不絕地跟你講許多關(guān)于你如何學(xué)會(huì)走路，如何學(xué)會(huì)接觸這個(gè)世界的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，而這種心態(tài)一定和Dyret機(jī)器人的開發(fā)者們有很多相似之處。
新型進(jìn)化機(jī)器人
上面這個(gè)在蹣跚學(xué)步的機(jī)器人叫Dyret，是由挪威奧斯陸大學(xué)工程師開發(fā)的一款需要像人類小孩一樣，去適應(yīng)環(huán)境，自己學(xué)會(huì)如何在不同的路面上走路的“進(jìn)化機(jī)器人”，而不是像傳統(tǒng)機(jī)器人那樣通過(guò)大量明確編碼的指令。研究人員把Dyret叫做體驗(yàn)性動(dòng)態(tài)測(cè)試機(jī)器人，它的相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)被稱為“Dyret的自修改形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)”。
所謂“體驗(yàn)性動(dòng)態(tài)測(cè)試”指的是Dyret機(jī)器人需要通過(guò)體驗(yàn)錯(cuò)誤、判斷錯(cuò)誤來(lái)進(jìn)化自己的行走。而“自修改形態(tài)”指的是，以前的動(dòng)態(tài)機(jī)器人形態(tài)學(xué)研究集中于仿真方向，結(jié)合簡(jiǎn)單的模塊，或在運(yùn)動(dòng)模式之間切換。而Dyret機(jī)器人采用了一種替代方法：在四足硬件機(jī)器人上自動(dòng)重構(gòu)形態(tài)，由此來(lái)適應(yīng)復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的環(huán)境。
進(jìn)化機(jī)器人是基于新達(dá)爾文主義原理的一個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域，它利用進(jìn)化計(jì)算來(lái)產(chǎn)生能通過(guò)類似自然進(jìn)化的過(guò)程從而適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化機(jī)器人。雖然這一領(lǐng)域的潛在應(yīng)用不言而喻的廣泛，但它并沒有更快地發(fā)展。而奧斯陸大學(xué)是少數(shù)在這一領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的地方。
邁出第一步
為了使Dyret能夠邁出第一步，研究人員在初始階段為機(jī)器人生成了八種隨機(jī)方式（解決方案）。當(dāng)然這些解決方案都是最初始的存在，只是給Dyret機(jī)器人帶來(lái)了本能，而如何去運(yùn)用這些本能則需要機(jī)器人自己去做決定，包括機(jī)器人需要結(jié)合其中的幾個(gè)，然后得到新的解決方案。這就好比人類在自然界中的變異。
行動(dòng)中的Dyret
現(xiàn)在的DyRET已歷經(jīng)數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)版本，最新一版技術(shù)最為成熟，能精確分辨出什么時(shí)候該邁哪條腿，并調(diào)整步伐長(zhǎng)度，在寒冰、巖石等地形表面上自如行走。
當(dāng)然，DyRET并不能輕松應(yīng)對(duì)所有地形環(huán)境。當(dāng)研究人員將它放置在新的地表上時(shí)，它會(huì)四處移動(dòng)，四條連在一起向內(nèi)彎曲的腿朝著兩個(gè)方向伸展邁步。有趣的是，DyRET會(huì)嘗試各種步態(tài)，很多時(shí)候會(huì)決策失誤，跌倒在地。好在其感應(yīng)器能夠分析它的行動(dòng)軌跡，計(jì)算出哪種步態(tài)最能保持穩(wěn)定性，DyRET也能記住最成功的運(yùn)動(dòng)方式。當(dāng)然，對(duì)于研究而言，摔倒是不可或缺的一步。
Dyret可以通過(guò)改變體重和采取不同的其他步驟來(lái)適應(yīng)新地形。
一旦熟練掌握了在某種地形上如何行走，DyRET還能做到大多數(shù)學(xué)步兒童都無(wú)法做到的事：在電量較低的時(shí)候停止跑步。畢竟，邁動(dòng)長(zhǎng)腿需要耗費(fèi)大量的電力。雖然快速大步行走是DyRET最理想的狀態(tài)，但是如果電池將要耗盡，它也會(huì)縮短步伐，防止因甩動(dòng)四肢而過(guò)度耗電。不過(guò)，在這種情況下，DyRET也會(huì)嘗試在縮短步伐的基礎(chǔ)上加快四條腿的擺動(dòng)頻率。DyRET采用的是特殊的算法和肢體，能自動(dòng)縮短和延長(zhǎng)機(jī)械臂以調(diào)整機(jī)自身重心。這也就是所謂的機(jī)器人進(jìn)化技術(shù)，它可以讓機(jī)器自己掌握新穎的地形，而不需要人類手動(dòng)去調(diào)試。
隨著DyRET跌跌撞撞邁出一步又一步，研究人員表示也越來(lái)越有能力打造出全地形機(jī)器人。
面臨的問題和挑戰(zhàn)
DyRET的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也表明，目前這項(xiàng)研究仍處于起步階段，一些問題也已經(jīng)相繼浮出，包括如何讓機(jī)器人找到真正正確的進(jìn)化的道路，而不是往錯(cuò)誤的方向越走越遠(yuǎn)。有時(shí)候他們團(tuán)隊(duì)也會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人采用單腳跳的方式或者一條腿拖三條腿的前進(jìn)方式，因此，讓機(jī)器人自行找到適合它穩(wěn)定行走的方式是需要解決的問題。
有人認(rèn)為，當(dāng)這一項(xiàng)技術(shù)真正普及之后，我們的代步工具可能就會(huì)多出一種的選擇，或許有一天，當(dāng)我們出行的時(shí)候，不再需要把一部分的注意力放在我們所行走的路面之上，不需要再去考慮，某條路我們是否能夠走過(guò)去，甚至可以將它利用在野外探險(xiǎn)中，使地形不再是阻止我們好奇心的攔路虎。
同時(shí)，如果該機(jī)器人能夠越快地習(xí)得如何應(yīng)對(duì)周圍各種環(huán)境，我們?nèi)祟惐隳茉皆绲貙?shí)現(xiàn)讓機(jī)器人的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)。而專家表示，機(jī)器人監(jiān)控和適應(yīng)地形、空間的能力也意味著進(jìn)化機(jī)器人的一個(gè)新趨勢(shì)。
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