会“考虑”的机器人带你走出迷宫

Lego Mindstorms EV3机器人装备了有机神经形状大脑。图源：艾因霍温理工大学。

迷宫常被心理学家用来评价老鼠的学习才能，而荷兰艾因霍温理工大学和德国美因茨马克斯·普朗克聚合物研讨所的研讨人员现在开发了一种机器人，具有相似人类大脑的体系，能够协助它们考虑和举动，然后能够在弯曲的迷宫中成功前行。这项研讨为神经形状设备在健康和其他范畴的新运用铺平了路途。

仿照人类大脑

机器学习和神经网络近年来风行全球，在图像识别、医疗确诊、电子商务等许多范畴都取得了成功，可是这种根据软件的机器智能办法有一项缺陷便是耗能大。因而，研讨人员一向企图开发更节能的核算机，他们在人类大脑中取得创意，规划了一台将回忆和处理功用相结合的低功耗设备。

人类大脑中的神经元经过突触完成彼此沟通，每逢信息经过期，突触就会增强。正是这种可塑性保证了人类的回忆和学习。“咱们用这个模型开发了一个能够学习在迷宫中移动的机器人，”研讨人员Imke Krauhausen解说说，“就像老鼠大脑中的突触会在迷宫中的每次正确转弯时得到加强相同，咱们的设备经过电流来操控机器人的前进方向：经过调整设备的电阻，就能够改动电机的电压，从而操控施加给机器人的电流。”

那么它是怎么作业的呢?

Krauhausen等人运用的机器人是Mindstorms EV3，它装备了两个轮子、传统的引导软件以及一些反射和接触传感器，被送入一个由黑线六边形组成的2平方米蜂巢状大迷宫。

机器人的默许设定是右转，而每逢它抵达一个死胡同或从指定的途径违背到出口(由视觉提示)，它会被奉告回来或左转。这种校对影响会被回忆在神经形状设备中，以供下一次运用。

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图源：艾因霍温理工大学

“最终，咱们的机器人跑了16圈才成功找到出口，”Krauhausen说，“可是一旦它学会了导航这条特定途径(方针途径1)，它就能够导航任何其他途径(方针途径2)。也便是说，它取得的常识是可推行的。”

据Krauhausen说，机器人学习和走出迷宫的才能部分在于传感器和电机的共同集成，是感觉和运动彼此强化后的整合。这是大自然的运作方法，也正是研讨团队企图在机器人身上仿制完成的。

智能聚合物

这项研讨的另一个共同之处是用于神经形状机器人的有机资料。这种被称为p(g2T-TT)的聚合物不仅是安稳的，并且能够“保存”在迷宫的各种运转过程中调谐的大部分特定状况。这就能够保证习得的行为满足“耐久”，就像人类大脑中的神经元和突触记住某个工作或动作相同。

仿生手

这种聚合物资料还有一个长处，便是能够被用于生物医学范畴。智能设备根据这些资料的有机性质，能够与神经细胞完成集成。也便是说，假定你在一次受伤中失去了手臂，这些设备能够帮你把身体和仿生手连接起来。

有机神经形状核算的另一个运用是边际核算设备，能够在本地处理来自传感器的数据。研讨人员Van de Burgt说：“咱们的资料易调整、耗能少、成本低，未来将在这个方向完成更好的运用和开展。”

那么神经形状机器人能够像足球机器人相同踢球吗? Krauhausen说：“原则上是或许的，但还有很长的路要走。咱们的机器人在必定程度上依靠传统引导软件来移动。假如想让神经形状机器人履行杂乱的使命，则需求树立神经形状的网络，让许多设备在一个网格中一起作业，这是我下一阶段要做的工作。”