什麼，機器人都已經進化到能自己造自己了？！麻省理工（MIT）的研究人員腦洞大開，於是有了這番情景：

機器人1號忙前忙後，一邊挑選零件，一邊自主組裝。不一會兒後，一模一樣的機器人2號就原地誕生！

還沒完，機器人2號剛來到這個世界，立刻就能和1號那樣靈活運動，然後它還幫自己加上2個配件。

MIT的研究者指出：

這種機器人除了能複製自己外，還能分層搭建出更大的機器人。
按此想法，以後造大型建築或大型機械設備時，或許可以讓小模組像搭積木似的一步步構造，不用再在旁邊弄個巨型機床之類的了。
這樣能大大提高建造效率！

相關研究論文已登上了Nature子刊Communications Engineering。

神奇的「智慧」模組

從前文的GIF檔中不難看出，這種機器人能如此快速地複製自己，主要得益於它的一塊塊「零件」，研究者稱之為Voxel。

Voxel一詞是體積像素（Volume Pixel）的簡稱，我們可以簡單把它理解為模組。

至於模組為什麼會長成這樣，研究者稱，靈感來源於晶格，也就是原子在晶體中排列規律的空間結構。立方八面體的結構具有低密度以及高剛度的優勢，還方便搭建和拆卸。這些模組除了有機械結構之外，還有智慧控制系統。

模組內部搭載了電池，還有中央處理器和執行器等，讓其可以靈活地動起來，還能自主導航。而模組邊沿則裝有磁吸彈簧針連接器，兩個模組只需要貼近就可以牢固地連在一起：就算沒有電線，每組面對面連接也能在10V電壓下，傳輸8A的電流和50N的拉伸力。

不過僅靠運動還不夠，機器人選取零件和搭載新機器人的過程還涉及抓取的動作。

所以研究團隊還給機器人設計了「手腕」。

這個「關節」比其他模組更靈活，方便機器人「拿起」零件以及分層搭建。接下來，機器人就可以有條不紊地複製自己了。

幕後的集中控制程式

到這裡，還有一個問題：機器人是如何抓取正確的模組，並按順序拼出想要的新結構？

研究人員開發了一個集中控制程式。透過這個程式，機器人可以自我複製、離散化形狀、規劃移動路徑，並合理分配任務。

首先，機器人的計算系統會根據給定目標形狀，自動產生適合的構建序列。透過編譯器，將輸入的幾何體離散成有序的分層構建塊。然後，系統還會分析出最佳組裝順序，來提高效率並防止過程混亂。

也就是說，機器人不僅能複製貼上自己，還能分層搭出更大的機器人或者其他結構。

舉個例子：

如果現在要建造一個大圓錐，第一步需要人在集中控制程式處輸入這個「施工目標」。

然後系統就會自動將這個形狀拆分開，確定施工順序，並確定施工隊的組成，告訴第一個機器人還需要多少個同伴來完成任務。

然後，系統會發出指令，讓第一個機器人以遞迴的方式造出自己的同伴。接著，系統還會分配任務，運用貪心演算法找到最高效的施工路徑，避免一群機器人發生碰撞。

分層演算法則用來分解施工步驟，小機器人製造元件，大機器人則負責將做好的組件搭起來。

不過，研究者也指出，在實操過程中，部件還不夠靈活（開頭的動圖是模擬環境中的樣子），目前他們正在研究開發更強大、靈敏的連接器。

研究人員來自MIT的比特與原子研究中心以及美國陸軍研究實驗室。

論文一作兼通訊作者Amira Abdel-Rahman，現為MIT在讀博士研究生，碩士畢業於哈佛大學技術設計研究。她的主要研究方向為，利用電腦來分析製造過程和製造系統。

系統整體構思的設計者為Neil Gershenfeld教授，現為MIT比特和原子研究中心主任，他也是美國物理學會會員。

MIT比特和原子研究中心（Center for Bits and Atoms），目前正在致力於打破電腦科學和經典物理學之間界限，探索如何把資料和硬體更好地結合聯動。

論文網址：

資料來源：