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澳科学家研究“军蚁搭桥”现象:打造特种机器人

2015年11月26日10:49    来源:环球网    手机看新闻

据澳大利亚《悉尼先驱晨报》11月24日报道,军蚁善于用身体搭建临时桥梁,极大地平衡了成本和效益问题,而科学家可以借鉴军蚁这项“集体智慧”,仿造特种机器人。

据报道,成群结队的勇猛军蚁以搭建身体桥梁著称,可以在数秒钟内快速拆桥和搭桥,这使得它们可以跨越很远的地方。悉尼大学里德教授(Chris Reid)与美国和德国的科学家们正在新泽西理工学院进行一项有关军蚁的合作研究。他们通过视频拍摄捕捉到和分析了军蚁搭桥画面。

报道说,他们的研究可以帮助工程师开发机器人系统,仿造特种机器人,在人类无法触及或危险地方,进行探索和救援工作。

参与研究的里德教授表示,军蚁可以用它们最快的速度通过未知或有潜在危险的地形。之前大家错误认为军蚁搭桥后保持相对静态的结构,其实军蚁会因地制宜调整它们的“桥梁”,改变位置寻找最佳捷径,随时扩大“桥面”,适应更大的蚂蚁交通流量。

据报道,11月24日,里德教授发表在《美国国家科学院院刊》的研究成果,详细描述了蚂蚁迁移身体桥梁的过程。他称,在藤条和树枝交叉地方游走的蚂蚁,通过搭桥缓缓向其他地方移动,创建捷径,逐渐增加“桥梁”的长度,不断添加新蚂蚁,在完成搭桥之前都保持悬挂半空的状态。他表示,尽管军蚁可以通过生物桥梁缩短游走时间,但是它们也要保证有足够数量的蚂蚁完成其他重要任务。当它们搭桥时,必须平衡成本和收益问题。

据悉,科学家的这系列发现对自组装系统的研发有所影响,如研发可变形的特殊材料和自调控的机器人族群等。这些系统都依赖于群体智能,一种建立在自组织系统集体行动上的人工智能。这些自组织系统是小型独立集合体自建的结构或模式,不存在中心控制体。自然界中的昆虫如蚂蚁和蜜蜂都是没有一致的中心控制体,整体的行动不是由个体决定。里德教授表示,这样使得群体比个体获得更大的信息量,科学家可以这些行为中获得很多灵感。

里德教授表示,过去大家总是使用单个又昂贵的机器人,而这些机器人团队行动却无法紧密结合,如果没有事先程序设定,就不能应对复杂多变的环境。目前蚂蚁的团队合作能力远超过最好的机器人。里德教授认为,成群的机器人执行类似于蚂蚁行动的命令,或将更好地适应复杂多变的环境。他称,一群仿造蚂蚁的机器人可以偶尔适当损失几个,对整体几乎无任何影响。曾经让单个又昂贵的机器人束手无策的损失,仿造的特种机器人都可以应对。(实习编译:杨文颖 审稿:谭利娅)

(责编:魏艳、马丽)

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