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原标题:德物艺术学家使用混沌理论狠抓机器人思虑技巧

浏览次数:145 时间:2019-09-01

蟑螂的平衡技巧有助打造更稳定机器人

德科学家应用混沌理论提高机器人思考能力

对于蟑螂失去平衡的研究表明,这种昆虫在被推挤之后,它的中枢神经系统比预期反应时间慢了三倍,这就意味着当涉及到保持直立时,其它的系统享有优先权。密歇根大学的一位工程师和生物学家Shai Revzen在一份新闻稿中说道:“我们观察到这种昆虫的神经系统出现了实质性的延迟。它应该更迅速的在大约1/30秒内做出反应,但是相反的是却耗费了1/10秒的时间。出于某种原因,神经系统正在等待并且观察它如何做出调整。”

新一期英国《自然—物理学》(Nature Physics)杂志报告说,德国科学家日前研发出一种应用混沌理论的小型机器人,其简单的“大脑”可以处理大量信息并发出指令,从而完成复杂任务。

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负责这项研究的德国伯恩斯坦计算神经科学中心介绍说,现有的小型机器人一旦接收到太多信息,其能力有限的“大脑”处理起来就有困难,而自然界中的蟑螂等昆虫虽然大脑神经系统简单,却能灵活地调整身体应对环境变化。

当蟑螂被从侧面推挤之后,它的中枢神经系统比预期反应时间慢了三倍。

科学家此次设计的机器人有6条腿,由18个微型马达驱动,另有18个光、热和触觉传感器收集信息。虽然机器人的中央处理器——“大脑”非常简单,但在应用混沌理论后,这个“大脑”可以高效分析和处理传感器信息,迅速做出躲避“天敌”、爬坡、越过障碍物等行动。

这种时间延迟表明,有可能这种生物只是调整了整个步距的步伐,来实现更好的稳定性和能量利用率。研究人员让这种昆虫穿过一座小桥并且跑到一辆小推车上,然后小推车会被快速拉向一侧。据Revzen所说,所使用的力大约等同于一位相扑运动员飞扑撞上一位慢跑者。蟑螂脚的运动和身体的末端都使用一台高速摄像机进行监控。蟑螂腿部神经信号监测的研究数据让研究人员了解到,只有当神经系统的延迟出现时运动模式才会改变。

有关专家评论说,这个“混沌”机器人为研究动物神经系统提供了一种有价值的参考模型。

工程师们通过使用定期的而非连续的监测,或许可以制造出能更好的适应于复杂地形或者碰撞的机器人。然而他们怀疑增加更多的腿也是有价值的:“具有八条腿或者更多腿的动物或许比六腿动物更能抵御侧面干扰。”本质上说,蜘蛛和蝎子或许更不太可能摔倒。同样有趣的是这项运动监测技术有可能帮助理解人类运动。Revzen补充道:“能够了解步伐病理学和步伐稳定性是非常有价值的。”

《自然—物理学》发表论文摘要

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