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观看机器人群像花园一样“绽放”
2026-01-21 19:47:27 · 英文原文

观看机器人群像花园一样“绽放”

普林斯顿大学的研究人员建造了一群相互连接的迷你机器人,它们会像花朵一样“绽放”,以响应办公室光线水平的变化。根据他们的新纸发表在《科学机器人》杂志上的文章称,这种机器人群有朝一日可以用作建筑设计中的动态立面,使建筑物能够适应不断变化的气候条件,并以创造性的方式与人类互动。

作者从蜂箱等所谓的“活体建筑”中汲取了灵感。火蚁提供教科书上的例子对于这种集体行为。一些间隔很远的蚂蚁的行为就像单个蚂蚁一样。但是,将足够多的它们紧密地包装在一起,它们的行为更像是一个整体,表现出固体和液体特性。正如高盛实验室几年前所演示的那样,你可以像蚂蚁一样从茶壶中倒出它们,也可以将它们连接在一起建造塔楼或漂浮的木筏——这是一种方便的生存技能,例如,当飓风淹没休斯敦时。他们也出类拔萃调节自己的交通流量。你几乎从未见过蚂蚁交通堵塞。

自然,科学家们热衷于模仿这样的系统。例如,2018年佐治亚理工学院的研究人员建造了类似蚂蚁的机器人,并对它们进行编程,使其能够挖掘 3D 打印的磁性塑料球,这些塑料球旨在模拟潮湿的土壤。能够在不受干扰的情况下有效地进行地下挖掘的机器人群对于采矿或灾难恢复工作非常有益,而在这些领域使用人类可能是不可行的。

2019年,科学家发现那成群的野生寒鸦会改变它们的飞行模式取决于它们是返回栖息地还是联合起来赶走掠食者。这项工作有一天可能会导致自主机器人群的发展,这些机器人群能够改变其交互规则,以根据环境提示执行不同的任务。

这篇最新论文的作者指出,由于单个细胞通过机械和其他形式的信号相互作用,植物可以优化其形状以获得足够的阳光或营养。相比之下,人类设计的建筑很大程度上是静态的,由刚性的固定元素组成,这些元素阻碍了建筑居住者适应每日、季节或每年气候条件变化的能力。将受植物、昆虫和成群鸟类启发的群体智能算法应用到设计过程中的例子并不多达到更有创意的结构设计,或者更好能源优化

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摘要

普林斯顿大学的研究人员创建了一个机器人群,它可以根据光照水平改变形状,就像盛开的花朵一样,有可能作为建筑物的自适应立面。受蜂巢和蚁群等活体建筑的启发,该研究旨在将群体智能应用于建筑设计,使结构能够动态响应气候变化和人类互动。与静态建筑设计相比,这可能会导致更有效的建筑适应和能源优化。