行星探索靠誰?聰明還 “冷血” 的昆蟲機(jī)器人有望扮演關(guān)鍵角色
昆蟲群式的自主機(jī)器人群可能會(huì)在未來的行星探測中扮演關(guān)鍵角色,可能會(huì)比單一的大型探測器更好使。
人類在準(zhǔn)備發(fā)射一輛汽車大小的六輪機(jī)器人探測車去探索火星,而未來的行星探索和科學(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)類似昆蟲群的機(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自美國國防部的一筆不小的資助,該筆經(jīng)費(fèi)專門用來開發(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)著美國宇航局(NASA)旗下的 STEAMH 自主技術(shù)研究中心 (該中心專注于科學(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,因此簡稱為 “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,然后在沒有任何額外輸入的情況下自主想出辦法來完成特定的任務(wù)。
最終,這樣的機(jī)器人群將能夠解決復(fù)雜的問題來應(yīng)對挑戰(zhàn),包括將自己組織成不同規(guī)模的群體來對手頭的任務(wù)進(jìn)行分工,也包括應(yīng)對意外狀況,如因?yàn)槿哂嗪椭匦吕枚鴵p失群體中的個(gè)體成員。
測試該系統(tǒng)的一種途徑是,提供給美國宇航局噴氣推進(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,使用一群小型探測器相比使用一個(gè)單一的大型探測器有很多潛在的好處。從基本層面來看,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——如果像美國宇航局的 Perseverance 這樣的火星探測器出現(xiàn)致命的問題,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),而大型的探測器則可能需要按順序來一一處理任務(wù)。
CSUN 正在與包括英特爾在內(nèi)的眾多合作伙伴展開該機(jī)器人群項(xiàng)目。類昆蟲機(jī)器人真正 “踏”上那顆紅色星球可能尚需時(shí)日,但國防部此次資助,充分表明巨大的、財(cái)力雄厚的公共部門對這類項(xiàng)目有著強(qiáng)烈的興趣,也愿意給予強(qiáng)有力的支持。