我们正在教机器人自主进化以便它们可以适应遥远星球上的生命

有人建议，如果人类要在其他星球上定居，就需要一个机器人先遣队。这些机器人要被创造出有利于人类的条件，要使其在恶劣的宇宙气候中生存，就必须坚强，适应性强且可回收。

我和我的团队与机器人专家和计算机科学家合作，一直在研究这种机器人。通过3D打印机生产并自主组装的产品，我们正在创造的机器人不断发展，以便针对他们所处的条件快速进行优化。

我们的工作代表了一种自治机器人生态系统的最新进展，该生态系统可以帮助人们建立远离地球，远离人类监督的未来家园。

机器人崛起

自数十年前我们第一次笨拙地涉足人工运动以来，机器人已经走了很长一段路。如今，波士顿动力公司(Boston Dynamics)等公司生产超高效的机器人，该机器人可在工厂中装载卡车，堆放货盘并在工厂内移动箱子，完成您可能认为只有人类才能执行的任务。

尽管取得了这些进步，但设计用于在系外行星或深海沟等未知或恶劣环境中工作的机器人，仍然对科学家和工程师构成了巨大挑战。在宇宙中，理想的机器人应该是什么形状和大小?它应该爬行还是走路?它需要什么工具来操纵其环境-它将如何在压力，温度和化学腐蚀的极端情况下生存?

大自然对人类来说是不可能的难题，自然已经解决了这个问题。达尔文进化论已经产生了数百万种完全适应其环境的物种。尽管生物进化需要数百万年的时间，但人工进化(在计算机内部对进化过程进行建模)却可以在数小时甚至数分钟内完成。数十年来，计算机科学家一直在利用它的力量，例如，将气体喷嘴喷到了非常适合其功能的卫星天线上。

但是，当前移动物体的人工进化仍然需要大量的人类监督，这需要机器人与人类之间紧密的反馈回路。如果要通过人工进化来设计一个有用的机器人进行系外行星探索，那么我们需要将人类从循环中移除。从本质上讲，不断发展的机器人设计必须能够自主制造，组装和测试自己，而不受人工监督。

不自然的选择

任何进化的机器人都将需要能够感知其环境并具有多种移动方式，例如使用轮子，关节腿甚至是两者的混合物。为了解决在将设计从软件转移到硬件时不可避免的现实差距，还希望至少在硬件中进行一些演变，而这种变化是在实时和真实空间演化的机器人生态系统中实现的。

自主机器人进化(ARE)项目正是针对这一问题，将来自四所大学的科学家和工程师召集在一起，进行了一个为期四年的雄心勃勃的项目，以开发这项根本性的新技术。

如上所述，通过使用3D制造，机器人将“诞生”。我们使用一种新型的混合硬件-软件演进体系结构进行设计。这意味着每个物理机器人都有一个数字克隆。物理机器人在现实环境中进行了性能测试，而其数字克隆则进入一个软件程序，并在其中进行快速的模拟进化。这种混合系统引入了一种新型的进化方式：可以通过虚拟的“母亲”和身体的“父亲”结合最成功的特征来产生新的世代。

除了在我们的模拟器中进行渲染外，还将通过我们的混合进化技术生产的“儿童”机器人进行3D打印，并引入到真实的，类似托儿所的环境中。在这个体育训练中心内，最成功的人可以将其“遗传密码”用于繁殖和子孙后代的改善，而作为适应性进化周期的一部分，可以简单地吊起较少的“适合”机器人并将其回收再利用为新的机器人。

进入项目两年，已经取得了重大进展。从科学的角度来看，我们设计了新的人工进化算法，产生了各种驱动或爬行的机器人，并且可以学习在复杂的迷宫中导航。这些算法会演化机器人的身体计划和大脑。

的脑包含一个控制器，它确定如何机器人移动时，来自环境的解释感觉信息和转换成电机控制这一点。一旦构建了机器人，一种学习算法便会快速完善儿童大脑，以解决其新身体与遗传大脑之间任何潜在的不匹配问题。

从工程角度来看，我们设计了“ RoboFab ”以实现完全自动化的制造。该机械臂将通过进化选择的电线，传感器和其他“器官”连接到机器人的3D打印底盘。我们设计了这些组件以利于快速组装，使RoboFab可以访问机器人肢体和器官的大型工具箱。

废物处理

我们计划解决的第一个主要用例是，部署这项技术来设计机器人，以清理核反应堆中的遗留废物，就像在迷你电视剧切尔诺贝利中看到的那样。用人工来完成这项任务既危险又昂贵，而且仍有待开发必要的机器人解决方案。

展望未来，长期愿景是充分开发该技术，以使整个自主机器人生态系统的演化成为可能，而该生态系统可以在充满挑战的动态环境中长期生活和工作，而无需人工监督。

在这种激进的新范式中，机器人是构思和诞生的，而不是设计和制造的。这样的机器人将从根本上改变机器的概念，展示可以随着时间改变其形式和行为的新品种，就像我们一样。

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