在无需中央控制的情况下,一群仿生机器人仅凭短程红外信号便能自主形成复杂结构——这项源自生物细胞通信机制的突破,正将群体机器人的自组织能力推向全新高度。
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群体机器人的生物灵感:像细胞一样自主连接
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工程师们开发了一个自主群体机器人网络,其本能就是形成没有指令的结构和形状。这些生物启发的机器人像身体中的细胞一样连接,在本地通信并自动集中在不同的位置,无需中央控制即可完成复杂的自组织行为。
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形态发生素信号:10厘米红外通信的核心机制
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机器人根据它们发送给彼此的信号聚集并分支到不同的方向。群体机器人通过发出仅达到约10厘米的短程红外信号来工作,这个信号告诉其他机器人它们含有多少被称为「morphogen」的模拟物质。morphogen是生物信号分子的虚拟版本,作为机器人代码的一部分,模拟了生物体中细胞间通信的形态发生过程。
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图灵斑点实验:机器人的自组织行为
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在实验中,群体松散分布,每个个体被指示只寻找一个所谓的「图灵斑点」——定义为高形态发生素浓度的区域。结果,那些具有更多形态发生素的机器人成为其他人迁移的枢纽。除了创造一些有趣的形状外,研究人员还记录了看到个别机器人远离群集的现象,也许是为了寻找天空中伟大的形态发生素群。
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未来展望:从二维形状到三维组织与器官
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这一发展可能会训练机器人网络建立桥梁或其他结构,还可以帮助救灾工作。从更长远的视角看,研究人员希望有朝一日能够开发出一批机器人,它们可以像生物细胞一样形成三维结构,甚至形成组织和器官。这一仿生集群技术的突破,将可能在未来改变建筑、医疗和应急救援等多个领域的运作方式。