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前沿技術(shù)行業(yè)潮流 盤點2016機器人研究領(lǐng)域新突破
當(dāng)一個市場是以技術(shù)驅(qū)動的時候，來自前沿的技術(shù)研究對于市場的影響是至關(guān)重要的。在過去的一年中，我們看到了世界上個完全軟體自驅(qū)動機器人誕生，也看到了會走路的Altas再次突破自己學(xué)會走“梅花樁”，這些技術(shù)的突破必將在業(yè)界產(chǎn)生影響。
仿生機器人
韓研究團(tuán)隊打造強大人造神經(jīng)，讓超級計算機模仿人
這是一種微型部件，其能模仿人腦神經(jīng)元之間的連接方式，功能優(yōu)于之前所有人造大腦設(shè)備。這些新的人造神經(jīng)是一種晶體管，或是電子開關(guān)。在開和關(guān)的過程中，它們可以模仿神經(jīng)元學(xué)習(xí)的方式。
研究者在一個直徑為10厘米的晶體上組裝了144個神經(jīng)元晶體管，這些晶體管中裝有直徑為200到300納米的金屬絲。其實，人類頭發(fā)的平均直徑為10萬納米，因此這些晶體管和神經(jīng)元的細(xì)小程度可想而知，其消耗的能量也是非常之少。
該項目由韓國浦項工科大學(xué)打造，項目負(fù)責(zé)人、材料科學(xué)家Tae-Woo Lee表示：”這種新的研究將能夠未來，打造更好的機器人、自動駕駛汽車、數(shù)據(jù)挖掘、醫(yī)療診斷、股票分析，以及其他的智能人機交互系統(tǒng)和機器。“
距人造人更近一步，哈佛科學(xué)家用活體細(xì)胞造了一個機器人
一個來自哈佛大學(xué)的科研團(tuán)隊?wèi){借機器人工程和基因生物學(xué)的知識，利用一些豐胸用的硅膠、一小撮黃金和20萬個經(jīng)基因改造過的小鼠心肌細(xì)胞，制造出了一條人造的黃貂魚，令人驚訝的是，小魚還能不借助外力，自發(fā)地在營養(yǎng)液里向著光源游動。
科學(xué)家們的具體做法是：用一小塊硅膠注成黃貂魚的外形，然后利用機器人形態(tài)學(xué)的技術(shù)把少量的黃金注入硅膠里形成黃貂魚的骨骼支撐，然后在“骨骼”之上再鋪一層硅膠，這是為了防止小鼠心肌細(xì)胞直接接觸金屬造成細(xì)胞死亡，后將活體細(xì)胞鋪在黃金骨骼之上，就構(gòu)成了一個會動的人造黃貂魚。
其中，心肌細(xì)胞是依靠基因生物學(xué)的技術(shù)，切掉原始基因鏈中不需要的基因片段，嫁接上需要的，然后重新培養(yǎng)而成。其中科學(xué)家植入的新基因片段是一段趨光性的基因，因此該心肌細(xì)胞除了具備心臟肌肉那樣的伸縮特性，還具有趨光性。這也是為什么該人造黃貂魚不但能夠自己游動，還能趨光的原因。
目前，由于活體的心肌細(xì)胞不具備免疫系統(tǒng)，因此這條人造的黃貂魚還不能在營養(yǎng)液之外的環(huán)境中生存。但是，哈佛的科學(xué)家表示，或許可以將這條小魚作為一個起點，憑借機器人工程學(xué)和基因生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合，未來或許能創(chuàng)造更大的奇跡。
日本科學(xué)家造出一個“活的”機器人，可對外界刺激自發(fā)響應(yīng)
按照傳統(tǒng)的思路，機器人是按照科學(xué)家預(yù)先寫好的一段代碼運行，電機受代碼控制，代碼怎么寫，機器人就怎么動，這被認(rèn)為是機器人和人類的大區(qū)別之一。不過，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，背靠著大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)，現(xiàn)在更類似于人類的機器人也屢見不鮮，比如AlphaGo就是一個例子?，F(xiàn)在，一群來自日本東京和大阪的科學(xué)家在這個方向上又向前邁了一大步。
7月份日本國立科學(xué)博物館展出了一個新的機器人，它名叫Alter。與博物館其他機器人大的不同在于，Alter不但擁有一張擬人的臉，也有一顆擬人的心。
Alter目前并非一款擁有完整雙足的人形機器人，它只有上半身，并且除了面部和小臂有仿生材料包裹之外，其他部分都是裸露的機械結(jié)構(gòu)。它重要也是與眾不同的地方在于一顆內(nèi)置的CPG(Central Pattern Generator，中樞模式發(fā)生器)，CPG基于Izhikevich神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以并行提取分布在Alter身體各處的多種傳感器數(shù)據(jù)，然后針對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，通過體內(nèi)42個氣動裝置，驅(qū)動Alter自發(fā)地做出各種擬人的動作，即所謂“自發(fā)意識”，而不是像傳統(tǒng)機器人那樣按照既定的代碼一步一步運行。
目前，Alter能夠檢測到周邊的物體移動、溫度、濕度和聲波強度等多種不同維度的信息，從而做出不同響應(yīng)。比如，當(dāng)檢測到周圍有多個人向自己靠近時，Alter會自發(fā)地開始顫抖。除此之外，Alter還能根據(jù)手指的動作唱歌(目前為止只是簡單的正弦波變化)，能跟普通人輕松交談10分鐘以上。
MIT成功研制人造肌肉纖維，仿生機器人已在地平線
很多年里，研究人員一直在嘗試創(chuàng)造出一種耐用、低成本的人造合成肌肉，但始終沒有成功。至今制造出的樣品要么太昂貴，無法量產(chǎn)(比如碳納米管)；要么太脆弱，能耗又太高，以至于沒有多大實用價值。但就在近日， MIT 的一支研究團(tuán)隊用尼龍纖維制造出了一種十分理想的、能滿足所有實用性要求的人造肌肉。
傳統(tǒng)的方法里，讓尼龍彎曲需要用到滑輪裝置。這增加了系統(tǒng)的重量、復(fù)雜度和成本——它們恰恰是是量產(chǎn)新技術(shù)需要減少的三個東西。
MIT 團(tuán)隊找到了一種很巧妙的方法繞過這個難題。該團(tuán)隊使用的是普通的尼龍絲。他們先對它壓縮處理，把圓形的橫截面改為矩形。接著，他們只對纖維的一側(cè)進(jìn)行加熱。這樣一來，加熱這一側(cè)比未加熱一側(cè)收縮得更快，強迫尼龍纖維向受熱一側(cè)彎曲。而加熱源可以是任何東西，包括電阻發(fā)熱，化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱和激光發(fā)熱。這些尼龍纖維出乎意料的非常結(jié)實耐用，可以經(jīng)受 10 萬個使用周期，并且可以在一秒內(nèi)收縮 17 次。
材料
有了這種皮膚，機器人能更好地表達(dá)“情緒”
康奈爾大學(xué)的研究人員研究出了一種特殊的“皮膚”，這是一種可發(fā)光的材料，柔軟性極強，可以拉伸至六倍以上并且保持發(fā)光。這種“皮膚”由兩層透明的導(dǎo)電水凝膠構(gòu)成，兩層水凝膠之間是一排電容器，它們在通電時會發(fā)光。
這種靈感來源于章魚，它們能根據(jù)環(huán)境很快速地改變自己的皮膚顏色從而達(dá)到偽裝。研究報告作者、康奈爾大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)助理教授Rob Shepherd認(rèn)為這種“皮膚”將有兩種應(yīng)用方向，一種是應(yīng)用在機器人上，打造出能變色和顯示信息的軟體機器人；一種是能變形的顯示器。
有了這種“皮膚”，機器人不僅擁有柔軟的肢體，而且還能有自己的“情緒”表達(dá)，通過不同的顏色，機器人能展示自己的感受，從而與人類更好地溝通。
用這種液態(tài)金屬，可以造出現(xiàn)實版終結(jié)者
澳大利亞墨爾本市RMIT大學(xué)的研究團(tuán)隊從無毒金屬鎵合金提煉了出一種特殊的導(dǎo)電材料，它可以自動變形，該高校的研究人員正嘗試使用這種導(dǎo)電的液態(tài)金屬制造電子元件。
金屬鎵在室溫條件下就會呈現(xiàn)液態(tài)，如果它與銦和錫等金屬混合加入到水中，并改變PH值，這種混合材料就可以神奇的實現(xiàn)自由移動。
該項目的負(fù)責(zé)人庫羅什·卡蘭塔爾-扎德赫(Kourosh Kalantar-zadeh)表示：“利用這些發(fā)現(xiàn)，我們可以制造自主操作的移動物體、開關(guān)或水泵，由周圍流體組合驅(qū)動自我組裝的液態(tài)金屬。”
目前的電子設(shè)備都是基于固態(tài)元件的電路，采用這種材料的電子元件就完全可以顛覆傳統(tǒng)的電子設(shè)備，根據(jù)需要移動和重新配置。
當(dāng)然不僅這些應(yīng)用場景，通過類似的原理，未來還可以將其打造出3D液態(tài)金屬機器人，就像T-1000式液態(tài)“終結(jié)者”一樣。
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