机器人需要多少“脑细胞”

顾汉现

机器人需要多少“脑细胞”


日期: 2010-02-10  


        据德国《时代周刊》日前报道，德国哥廷根大学的机器人研究人员发明了一种非常简单的步伐控制方法，只需两个“脑细胞”，就能让机器人“阿莫斯”用５种步伐走来走去。   

　　控制一个６条腿的机器人行走，需要多少“脑细胞”？答案简单得令人吃惊，只需要两个。我们所说的这个机器人名叫阿莫斯（Ａｍｏｓ），它有６条腿，是德国哥廷根大学伯恩斯坦神经计算机学中心的４位科技人员制造的。他们中一位负责硬件，一位是神经学家，其他两位是物理学家。他们想要知道的是，为什么昆虫的脑那么小，穿行能力却比机器人强得多。

　　会行走的生物都有一定的行走模式，其肢体运动采取何种模式，是由大脑的模式发生中心来控制的。如果对这一过程进行人工模拟，就要调出不同的计算机程序。比如给阿莫斯下个指令：抬起一侧的前腿和后腿以及另一侧中腿。３条腿接触地面，这是最有效的行走模式。阿莫斯拥有５种行走模式，也就是有５个计算机程序，而这５种模式都只由两个人工神经元产生。另外，阿莫斯身上还采用了一套紊乱控制系统。

　　阿莫斯的神经元通过线路彼此连接在一起，形成突触。一个神经元接受外来输入信号，按照一定的规则进行处理，然后给出输出信号。要产生所谓的紊乱，至少需要两个神经元和３个突触。连接的线路虽然简单，但一旦紊乱产生，两个神经元便会以不可预知的方式发出闪光，阿莫斯的金属腿随之发生混乱的颤抖。哥廷根大学的研究人员开发出一套线路，通过一个强制性的矫正信号，把紊乱的颤抖变成周期性的，比如每４个、５个或８个时间单位为一个周期，从而形成模式。这些信号传达给阿莫斯的腿，就有了相应的行走方式。矫正信号是按照一定的程序给出的，而程序编制的规则是根据１８个传感器产生的输入脉冲确定的。当阿莫斯碰到一个坑洼处，腿失去与地面的接触，它的控制系统便会启动紊乱模式，直到腿重新找到坚实的地面为止。

　　研究人员像生物学家对生物的脑细胞进行经验研究一样，来研究阿莫斯的神经元。他们的思路和方法完全不同于机器人设计制造的传统方法。工厂里采用的机器人精度达到百分之一毫米，但一旦环境条件改变，它们便失去作用，因为这些机器人没有适应能力，没有自主性。阿莫斯是有学习能力的，能实现目标指令，比如“最大限度地节省能源”。

　　蚂蚁的脑有１００００个神经细胞，要想将其全部模式化，就今天的技术水平而言是不可能的。阿莫斯很“笨”，它没有自行计划行动的能力，传统的人工智能方法在今后几十年里仍必不可少。