新型機器螞蟻像真正的昆蟲一樣自主建造與拆除

這項技術基于"外體智能"——協調性并非源于復雜的內部編程，而是產生于與環境互動的過程。

哈佛大學的研究人員研發了一群機器螞蟻，它們模仿社會性昆蟲的自組織行為，無需藍圖或中央指揮，就能建造和拆除結構。這些機器螞蟻被命名為"RAnts"，由哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究團隊設計。它們是簡單的、去中心化的機器人，能夠自發地組織起來建造復雜結構——也能同樣輕松地將其摧毀。

這些機器人不使用化學信息素，而是利用光場（即"光信息素"）進行通信。SEAS及文理學院（FAS）的應用數學、有機體與進化生物學、物理學教授L·馬哈德萬表示："我們的新研究展示了，簡單的局部規則如何能夠涌現出復雜任務的完成——這種自組織的完成方式既穩健又具有適應性。"馬哈德萬補充道："我們還引入了'外體智能'的概念，即集體認知不僅來源于個體智能體本身，還來源于它們與不斷變化的環境之間的持續互動。"

數字信息素

螞蟻證明了，不需要巨大的大腦也能成為出色的建造者——只需要一個優秀的團隊。沒有藍圖或監工，這些小生物卻建造了自然界中一些最復雜的棲息地。如今，專家們正從它們身上汲取靈感。近年來，人工智能的發展癡迷于更快的芯片和更大的數字大腦。但馬哈德萬教授和他的團隊將目光投向了別處，尤其是"外體智能"。

在這種模型中，智能系統并不位于機器人的硬件內部，而是從機器人與周圍環境的互動中涌現出來。這項研究表明，去中心化的智能體只需遵循最基本的物理規則并響應環境信號，就能實現復雜的目標。

在自然界中，螞蟻通過信息素進行交流——這種化學"面包屑"指示著行走或挖掘的方向。為了復現這一機制，哈佛團隊使用了"光信息素"。利用一種稱為"協作素"（stigmergy）的生物學概念——個體對其他個體造成的環境變化作出響應——團隊創造了通過光場（即光信息素）進行通信的"RAnts"。這些數字信號充當天然信息素的替代品，使機器人能夠通過持續的反饋循環來感知和改變周圍環境，從而協調彼此的行動。

多樣的用途

通過跟蹤"光信息素"光場中的簡單梯度，這些機器人形成了一個反饋回路，從而協調整個群體。它們僅依據幾條基本規則運行，比如跟蹤信號、搬運積木、并在特定閾值處投放積木。這個系統的美妙之處在于其簡潔性。有趣的是，群體只需調整兩個參數——跟隨光的行為強度以及投放或拾取積木的設定——就能瞬間切換角色。前一分鐘，這些機器人還是施工隊；下一分鐘，它們就變成了拆樓隊。

這一發展為自主機器人技術提供了一種新模型，證明復雜的、大規模的任務可以通過簡單的、自組織的互動來管理。這表明，集體智能不僅存在于機器人的"大腦"中，更產生于智能體與其不斷變化的環境之間的持續互動。

這些發現為多種應用鋪平了道路，從危險區域的自主建造、行星探測，到用于分析動物行為的高級實驗模型的創建。

該研究結果已詳細發表在《PRX Life》期刊上。

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