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行星探索靠谁?聪明还“冷血”昆虫机器人可能最好使



昆虫群式的自主机器人群可能会在未来的行星探测中扮演关键角色,可能会比单一的大型探测器更好使。人类在准备发射一辆汽车大小的六轮机器人探测车去探索火星,而未来的行星探索和科学任务则可能会使用要小得多的硬件——例如,可能会用一群昆虫大小的机器人,它们被设计成能够自动相互协同运作。

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许多不同的机构和公司正在研发类似昆虫群的机器人。加州州立大学北岭分校的一位研究员最近还收到了来自美国国防部的一笔不小的资助,该笔经费专门用来开发自主式机器人群,用于外层空间应用,以及用于地球上的采矿、工业与搜索和救援用途。

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这项53.9万美元的资助被授予加州州立大学北岭分校机械工程教授Nhut Ho,他还领导着美国宇航局(NASA)旗下的STEAMH自主技术研究中心(该中心专注于科学、技术、创业、艺术、数学和人文学术界之间的合作研究,因此简称为“STEAMH”)。该项研究的目标是,打造出一群机器人,它们基本上可以被投放到恶劣的未知环境当中,然后在没有任何额外输入的情况下自主想出办法来完成特定的任务。

最终,这样的机器人群将能够解决复杂的问题来应对挑战,包括将自己组织成不同规模的群体来对手头的任务进行分工,也包括应对意外状况,如因为冗余和重新利用而损失群体中的个体成员。

测试该系统的一种途径是,提供给美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的合作团队使用,让该团队寻求找到自动导航和测绘地下环境的最佳解决方案。

至于为什么要考虑这种方法,使用一群小型探测器相比使用一个单一的大型探测器有很多潜在的好处。从基本层面来看,这种方法存在内部冗余,让任务执行有更多的容错空间——如果像美国宇航局的Perseverance这样的火星探测器出现致命的问题,那么任务基本上就完蛋了,而机器人群中失去单个成员则不影响整个任务继续执行。此外,机器人群可以自我组合成独立的子单位,更快速地覆盖更多的地面,同时完成多个目标,而大型的探测器则可能需要按顺序来一一处理任务。

CSUN正在与包括英特尔在内的众多合作伙伴展开该机器人群项目。类昆虫机器人真正“踏”上那颗红色星球可能尚需时日,但国防部此次资助,充分表明巨大的、财力雄厚的公共部门对这类项目有着强烈的兴趣,也愿意给予强有力的支持。