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丁香色五月 《Nature》MIT实践版“超能陆战队”之“磁力机器东谈主”

         发布日期:2024-10-24 20:16    点击次数:198

丁香色五月 《Nature》MIT实践版“超能陆战队”之“磁力机器东谈主”

  

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。

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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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