迄今為止，人類已經(jīng)締造了許多機械人，它們大大都多半在工場中，按照指令協(xié)助人類完成工作。可是，機械人需要走出這些情況，去摸索更非主流的處所，好比海底或火星輪廓。而要在這些處所發(fā)光發(fā)燒，機械人必需有一個靈動的身體，或許按照分歧的情況作出調(diào)整。

　　如許一來，打造軟體機械人顯得特別主要。為了實現(xiàn)方針，我們將目光轉(zhuǎn)向了動物范疇。動物順應性強，身體每每由軟體物質(zhì)組成，身體組織或許跟著情況的改變而改變。

　　是以，我創(chuàng)議了“章魚綜合項目(OctopusIntegratingProject)”，結(jié)合歐洲、以色列等實行室致力于章魚機械人的研究。

　　為什么要選擇章魚作為研究對象?

　　章魚沒有表里骨骼，其八只爪子或許伸向四面八方，能緊緊地環(huán)繞糾纏物體，能自由伸長或縮短、變軟或變硬。它非常靈動，能跟著情況的改變自如地改變著身體。

　　我們想要打造一款像章魚日常靈動的機械人，起首，我們需要進修章魚爪的肌肉性靜水骨骼，它是章魚靈動身體的環(huán)節(jié)。在深究了章魚的生物特征之后，我們的難點就是若何將這些生物常識轉(zhuǎn)換為工程常識。我們雇傭了一位海洋生物學家來測量章魚爪，能按照此建造爭論機模型，以此來指導我們的實行。接著，我們起頭試驗軟體策動機，來仿照動物肌肉。

　　要打造章魚肌肉，首要有四個方式。

　　方式之一，即是利用一種叫做“電子動力聚合物(EAP)的物質(zhì)來打造人造肌肉，這種物質(zhì)一層軟性材料，上下各有一個電極。當接上電流，EAP就釀成了電容器，兩個電極便收緊，將中心的軟性材料擠到雙方。歐洲的一支研究團隊而今已經(jīng)打造出了EAP建造的人造肌肉。

　　方式之二是利用液體例動器，它能自由地設(shè)計外形，靈動地放置電隔室，讓機械人手臂自由彎曲，作出更復雜的動作。

　　方式之三甚是有趣：用顆粒材料(如沙粒，甚至咖啡)，而不是液體，來制造機械人手臂。這種方式也或許實現(xiàn)機械人的自由縮短和伸展。

　　而我們最感愛好的，是方式之四：利用一種叫做外形記憶合金(SMA)的物質(zhì)來打造人造肌肉。當溫度升高時，SMA或許釀成特定的外形，它還會“記住”這種外形。我們過程電流發(fā)生熱量來加熱SMA，讓它釀成真正章魚的外形。同時，它能“記住”各類分歧的外形，如許就能實現(xiàn)彎曲、變短、身長、抓取物體等動作。

　　我們知道，要成功打造一只章魚機械人，并不是一件易事。但我們知道，如若成功，我們將會造福許多人。章魚機械人的用途很廣，它能接濟人類進行水下補綴。當船底破損，補綴將成為一件危險、艱巨、昂貴的事。這時，章魚機械人將能完美地管理這個問題。

　　同時，章魚擁有很高的智商。比擬于其他的軟體動物，章魚的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)成長地更為完美，不外仍然有著本身的限制。是以，我們很驚訝它的八只爪子的自力舉動規(guī)模或許如斯之大。是以，我們的下一個挑戰(zhàn)就是研究章魚若何節(jié)制爪子，如許才能接濟我們打造高度靈動的章魚機械人。

　　生物學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：章魚的大腦并不會接管每一個細小的指令，它們大腦上的神經(jīng)元比末梢區(qū)域系統(tǒng)的神經(jīng)元要少得多。是以，生物學家相信章魚的大腦或許對動作作出反映，而低端的動作中心或許節(jié)制加倍切確的神經(jīng)肌肉舉動。實行顯示：即使你節(jié)制章魚大腦的神經(jīng)元，它的爪子照舊或許跟著外界的刺激而作出反映。

　　我們還有一個更有趣的發(fā)現(xiàn)：章魚的四肢并不需要完整的指令來作出響應的舉動。因為顛末數(shù)百萬年的進化，章魚的身體已經(jīng)或許按照情況來作出對本身有利的反映。這種概念被機械人學家稱為“形態(tài)爭論(morphologicalcomputation)”，被人工智能研究者稱為“生成智能(embodiedintelligence)”。

　　我們從中獲得開導：我們要設(shè)計身世體或許主動按照情況反映、作出某些動作的機械人，如許一來，極端簡潔的指令也或許讓機械人完成復雜的使命。

　　我們對海洋動物的動作進行了研究，并仿照它們的活動形式來設(shè)計章魚機械人。我們發(fā)現(xiàn)，海洋動物在節(jié)制每一個四肢的時辰都顛末了多個爭論指令，如許看來，我們的章魚機械人要節(jié)制八只爪子，需要作出大量的爭論指令。對于普通的機械人來說，四肢的每一個自由動作需要一個制動器，可是我們的章魚機械人擁有自由來應用節(jié)制策略。

　　我們決議敬重章魚的進化特征，來打造不需要復雜節(jié)制指令的機械手臂。起首，我們建造了數(shù)學模型，來測試分歧層面的手臂設(shè)計，包孕運用材料的分歧密度、堅硬度、外形、人造肌肉的放置位置等等，所有這些身分需要連系水下的情況來具體問題具體闡明。它們會按照水溫的改變作出何種反映?水深和水壓會影響到它們的舉動嗎?洋流和漩渦會影響到它們嗎?為領(lǐng)會答這些問題，我們在模型中插足了流體動力學身分。

　　于是，我們進一步做了實行。實行成績非常令人欣喜：要節(jié)制章魚機械人非常簡潔，我們或許仿照真實海洋動物的舉動格局來打造它。我們成功打造了一個章魚機械人原型，用電纜來代替SMA，用硅樹脂來打造章魚爪，每一只爪子中包含一支鋼制電纜，它能主動拉長或是縮短。爪子的每一個簡潔動作都能供給能量。

　　在我們設(shè)計章魚機械人的過程中，我們進行了大量的成熟爭論�？墒钱敊C械人真正起頭步履時，我們發(fā)現(xiàn)它的機關(guān)其實很簡潔：只有一只簡潔的“大腦”(或是微型節(jié)制器)和八只爪子。它的每一個動作，都進行了形態(tài)學爭論。

　　我們將原型叫做PoseiDrone，在它降生之后，我們將它帶到了地中海，研究了它在完成每一個使命時的能力，例如一邊抓取著一個物體一邊爬行，或是在泅水的過程中忽然張開爪子。我們非常驕傲它能降服波浪的侵擾，還能順遂地完成使命。