《終結者》已經成為不少科幻電影迷心中的經典。
電影中機器人 T-800 從一個沒有感情的機器人最終成長為理解人性與生命的生命體。
深入人心的除了 T-800 的形象外,反派液态金屬機器人變形模仿和自我修複的能力也同樣深入人心。
最近,康奈爾大學的工程師們正在努力重建這種自我修複能力。
不過他們的機器人可沒有這麼可怕,看起來甚至有點軟萌:
根據研究人員的說法,就是這些小型軟體四足海星機器人,能利用光來檢測外部受損狀況,并當場進行自我修複。
正如下圖所示,實驗中研究人員将機器人的一條腿刺穿 6 次,随後機器人檢測到了損傷,在大約一分鐘内自我修複了每個傷口,并做出了 " 逃離 " 動作," 就像動物的應激反應一樣 "。
這種損傷智能(damage intelligence)在一些容易損傷的環境中至關重要,比如太空中的宇航服和超音速降落傘,以及設備壽命優先度更高的應用,比如用于人機交互的可穿戴設備。
團隊希望将機器人與能夠識别它可能受到的不同 " 觸覺事件 " 的機器學習算法相結合。
康奈爾大學的教授 Rob Shepherd 表示: " 實驗室一直在努力讓機器人變得更耐用、更敏捷,這樣它們就能工作得更久、功能更強。 "
相關研究已經以論文的形式發表在了 SCIENCE ADVANCES 上。
論文鍊接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2104
機器人的自我愈合,其實是一種化學反應
機器人長時間運作之後,就會持續積累損傷。
要讓機器人自己來修複這些損傷,還需要一些手法。
當然這得歸功于通過機器人身體泵送的壓縮空氣。在機器人身上覆蓋着一層自我修複的光纖傳感器,這些傳感器與能夠檢測其表面微小變化的 LED 燈結合在一起。
在光纖傳感器中,來自 LED 的光被送過一個叫做光波導(optical waveguide)的結構,将光束引導到某個方向。
機器人中還安裝有一個光電二極管,用于檢測光線強度的變化,以确定材料何時何地被變形。
為了讓愈合過程更加有效進行,研究人員使用了聚氨酯尿素彈性體作為機器人的 " 皮膚 ",這是一種透明和有彈性的材料。
正因為此,當機器人受到損傷時,其暴露的一面會發生化學反應,引發互鎖的聚合物鍊的重組,從而實現自我愈合。
這種SHeaLDS 技術(self-healing light guides for dynamic sensing)正是使一個抗損傷的軟體機器人能夠在室溫下自我愈合傷口的關鍵,而無需任何外部幹預。
通過這種自我修複技術的實現,未來機器人可以在特定環境中修複軟體系統,如被太空碎片擊中的宇航服或水下設備。
終結者式機器人湧現
" 終結者 " 系列電影 1984 年上映進入大衆視野,而相關技術在近年來也逐漸開始普及起來。
2020 年,美國陸軍研究處和西北大學就相關技術進行了研究。研究人員試圖将人工合成材料與活的生物有機體融合到一起,以實現 T-1000 機器人的功能,不過他們表示,其與電影呈現的技術基礎有所不同,機器人自我恢複速度也要慢一些。
美陸軍研究處高聚物化學計劃管理人達萬妮 · 波雷在一份報告中稱," 利用和改造細胞裝置以生産非生物性聚合物的能力,從本質上将把人工合成材料引入生物功能的領域。這可以使先進的高性能材料如納米電子裝置、自愈合材料和其他有用的材料為陸軍所用 "。
這一工藝還可能具有許多額外用途,包括制造保護士兵身體的材料、可生成電力的燃料電池以及各種類型的新型電子設備。從理論上講,其可比現役裝備擁有更長使用時間。
2017 年,比利時布魯塞爾自由大學的研發人員們也推出了一種具有自動複原、自動療愈功能的新材料,經過輕微的刀傷後能自動恢複成最初的狀态。
這種自愈材料是一種類似果凍的聚合物,通過 40 分鐘和 176 華氏度的加熱,材料内部會發生一種特殊反應,通過互相融合來進行自我修複,在 24 小時的常溫條件下,機器人各項性能都能得到完全恢複。
研發人員也通過一個用于抓取物體的機器手爪進行測試,經過一整天的融合,受到刀傷的機器手爪最終成功實現了自我修複。
大學機器學和多體力學研發小組的博士 Bram Vanderborght 表示,"《超能陸戰隊》裡的‘大白’,我們可以把機器人傳統機械元素改變,用柔性材料來代替,在電影中,‘大白’在警察局的自我修理過程給許多人留下了很深刻的印象,而實際上,通過一種自愈材料,所有機器人都可以向人類和自然動物一樣實現自我修複的功能 "。
這種自愈材料不僅對目前的機器人提供了更便宜簡單的維修方式,更是對未來機器人的研發和建造有着重大而深刻的影響,也不用再擔心因為損傷的風險而把機器人建造得過于笨重。
仍然值得思考的是,随着相關技術的不斷邁進,當機器人強大到能夠實現自我修複,《終結者》的情節是否會在現實中上演?
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https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-11520519/Terminator-style-robot-survive-STABBED.html
本文來自微信公衆号 " 大數據文摘 "(ID:BigDataDigest),作者:Caleb