行星探索靠誰(shuí)?聰明還 “冷血” 的昆蟲(chóng)機(jī)器人有望扮演關(guān)鍵角色
昆蟲(chóng)群式的自主機(jī)器人群可能會(huì)在未來(lái)的行星探測(cè)中扮演關(guān)鍵角色,可能會(huì)比單一的大型探測(cè)器更好使。
人類(lèi)在準(zhǔn)備發(fā)射一輛汽車(chē)大小的六輪機(jī)器人探測(cè)車(chē)去探索火星,而未來(lái)的行星探索和科學(xué)任務(wù)則可能會(huì)使用要小得多的硬件——例如,可能會(huì)用一群昆蟲(chóng)大小的機(jī)器人,它們被設(shè)計(jì)成能夠自動(dòng)相互協(xié)同運(yùn)作。
許多不同的機(jī)構(gòu)和公司正在研發(fā)類(lèi)似昆蟲(chóng)群的機(jī)器人。加州州立大學(xué)北嶺分校的一位研究員最近還收到了來(lái)自美國(guó)國(guó)防部的一筆不小的資助,該筆經(jīng)費(fèi)專(zhuān)門(mén)用來(lái)開(kāi)發(fā)自主式機(jī)器人群,用于外層空間應(yīng)用,以及用于地球上的采礦、工業(yè)與搜索和救援用途。
這項(xiàng) 53.9 萬(wàn)美元的資助被授予加州州立大學(xué)北嶺分校機(jī)械工程教授 Nhut Ho,他還領(lǐng)導(dǎo)著美國(guó)宇航局(NASA)旗下的 STEAMH 自主技術(shù)研究中心 (該中心專(zhuān)注于科學(xué)、技術(shù)、創(chuàng)業(yè)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)和人文學(xué)術(shù)界之間的合作研究,因此簡(jiǎn)稱(chēng)為 “STEAMH”)。該項(xiàng)研究的目標(biāo)是,打造出一群機(jī)器人,它們基本上可以被投放到惡劣的未知環(huán)境當(dāng)中,然后在沒(méi)有任何額外輸入的情況下自主想出辦法來(lái)完成特定的任務(wù)。
最終,這樣的機(jī)器人群將能夠解決復(fù)雜的問(wèn)題來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn),包括將自己組織成不同規(guī)模的群體來(lái)對(duì)手頭的任務(wù)進(jìn)行分工,也包括應(yīng)對(duì)意外狀況,如因?yàn)槿哂嗪椭匦吕枚鴵p失群體中的個(gè)體成員。
測(cè)試該系統(tǒng)的一種途徑是,提供給美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 (JPL)的合作團(tuán)隊(duì)使用,讓該團(tuán)隊(duì)尋求找到自動(dòng)導(dǎo)航和測(cè)繪地下環(huán)境的最佳解決方案。
至于為什么要考慮這種方法,使用一群小型探測(cè)器相比使用一個(gè)單一的大型探測(cè)器有很多潛在的好處。從基本層面來(lái)看,這種方法存在內(nèi)部冗余,讓任務(wù)執(zhí)行有更多的容錯(cuò)空間——如果像美國(guó)宇航局的 Perseverance 這樣的火星探測(cè)器出現(xiàn)致命的問(wèn)題,那么任務(wù)基本上就完蛋了,而機(jī)器人群中失去單個(gè)成員則不影響整個(gè)任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。此外,機(jī)器人群可以自我組合成獨(dú)立的子單位,更快速地覆蓋更多的地面,同時(shí)完成多個(gè)目標(biāo),而大型的探測(cè)器則可能需要按順序來(lái)一一處理任務(wù)。
CSUN 正在與包括英特爾在內(nèi)的眾多合作伙伴展開(kāi)該機(jī)器人群項(xiàng)目。類(lèi)昆蟲(chóng)機(jī)器人真正 “踏”上那顆紅色星球可能尚需時(shí)日,但國(guó)防部此次資助,充分表明巨大的、財(cái)力雄厚的公共部門(mén)對(duì)這類(lèi)項(xiàng)目有著強(qiáng)烈的興趣,也愿意給予強(qiáng)有力的支持。