剑桥大学:一台可以「生孩子」的机器人妈咪

当机器人可以繁殖和进化,会发生什么呢?是增进我们对物理世界的理解还是加剧我们对人工智能的恐惧?或许在剑桥大学的发明中我们能找到答案。

当机器人可以繁殖和进化,会发生什么呢?剑桥大学机械系的讲师Fumiya Iida在本文中介绍了他们的最新成果:一台可以「生孩子」,并能挑选出最好的后代加以迭代的机器人妈咪。

近年来,科学家们对机器人的研究突飞猛进,但却常被大众理解成《终结者》电影中的末日场景。诚然,人工智能的发展可能会带来一些风险,但是没有必要过度恐惧,因为这会阻碍研究和创新。

例如,如果人工智能可以「生孩子」,也就是能设计自己的未来版本,它们就能像生物一样「繁殖」和「进化」,将可能发现许多人类无法企及的创新,增进我们对物理世界的理解。

「非」自然选择

让人工智能通过不断自我复制、每次加以些许修改的方式来改进设计(也叫作迭代设计)并不是什么新方法,但目前仅限于计算机模拟。你可以对具有繁殖能力的生命形态进行建模,模拟与真实生物进化相类似的自然选择过程。最成功的个体繁殖和传播自己的可能性更大。所以在若干代之后,你会得到一个最优的版本,而这个版本可能是人类设计师抓耳挠腮也想不出来的。

在计算机上对自然选择和进化进行模拟有很多优势。理论上说,这种方法唯一的局限就是迭代次数和繁殖速度受到计算机运行速度的限制。计算机可以轻易丢弃没有前景的模型,并迅速探索那些有潜力的设计。有了计算机,就没有必要购买大量的原材料,因为计算机内存很便宜,也不占空间。

但问题是,计算机模拟出来的生命形态可能与现实世界中能够存在的物体相去甚远。虽然我们能够据此造出具有物理实体的机器人,但却没法像计算机模拟一样改变它们的形状。

为了解决这个问题,我和我的同事造出了一台「妈咪」机器人,它可以在无人类干预的情况下,生产出自己的「孩子」。这个成果发表在《PLOS One》上。首先,我们对它进行了编程,让它可以生产简单的小机器人,每个小机器人由1到5个塑料方块组成,里面有一个小马达,使它们可以爬行。接着,「妈咪」机器人会迅速测试哪个「孩子」的表现最好。

接下来,基于第一代小机器人的测试结果,「妈咪」机器人会根据自然选择的原则造出第二代。它使用第一代中最棒的那个「孩子」的「虚拟DNA」作为第二代设计的起点,以传承这种优秀的特征。这个过程重复了几百次,最终,在最后一代中得到了一些最适宜的个体,它们运动起来的速度是第一代中最棒的个体的两倍。

发明之母

这个妈咪机器人不停为她的孩子创造出新的形状和行进步态,设计出了人类工程师难以想象的形态。这其中最有趣也最重要的一件事是,她实际上展现出了一些创造力。

传统的机器人是在工厂中生产出来的,它们的程序由人类事先编好,只能完成预设的任务。而我们的妈咪机器人则能够自动建造出小机器人,不需要任何人类设计师。其结果是,她「发明」出了新型的设计。

目前,她造出的小机器人还很简单,没法成为第二代妈咪机器人,所以我们的「自然选择」还不完整。但是,随着技术进步,我相信未来一定能完成这样的事。

可是,让机器人自己进化,这听起来是不是很危险?我们认为并不危险。我们研究的目的是造出创造的机制。我们想知道机器如何处理未知的物体,统计过程中如何涌现新点子和新设计,以及要创造出真正新型的东西到底需要投入多少时间、能量、原材料等资源。

这些机器人孩子的设计让我们感到惊讶,因为它们的一些设计和运动形态是人类设计师一般不会考虑的。但是,工程学是一个自下而上的过程,需要从理解物体运行的规律中一点点构建起技术的大厦。所以,与生物进化不同,我们的「进化机器人」会永远处在我们预期的范围和控制之内。

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