机器人在没有人类帮助的情况下学会了解自己

哥伦比亚大学工程与应用科学学院的工程师们创造了有史以来第一个机器人，它可以从头开始学习整个身体的模型，并且完全不需要人类的帮助。 

这项研究结果发表在 科学机器人. 

教学机器人

研究人员展示了机器人如何创建自身的运动学模型，并使用自我模型来规划运动、实现目标并在各种情况下避开障碍物。 它还可以自动识别并补偿身体受到的伤害。 

一个机械臂被放置在由五个流媒体摄像机组成的圆圈内，机器人在自由波动时通过摄像机观察自己。 它移动并扭曲，以准确了解其身体如何响应不同的运动命令而移动，三个小时后，它终于停了下来。 然后，机器人内部的深度神经网络完成了机器人运动动作与其环境中所占体积之间的关系的学习。 

霍德·利普森 (Hod Lipson) 是机械工程学教授兼哥伦比亚大学创意机器实验室主任。 

“我们真的很好奇机器人会如何想象自己，”利普森说。 “但你不能只是窥探神经网络，它是一个黑匣子。” 

在自我形象逐渐出现之前，研究人员研究了几种可视化技术。 

“这是一种轻轻闪烁的云，似乎吞没了机器人的三维身体，”利普森继续说道。 “当机器人移动时，闪烁的云彩轻轻地跟随它。” 

机器人的自我模型的精确度约为其工作空间的 1%。

潜在的应用和进步

通过使机器人能够在没有人类帮助的情况下进行自我建模，专家可以取得广泛的进步。 一方面，它节省了劳动力，并允许机器人监控自身的磨损情况，检测并补偿任何损坏。 作者表示，这种能力将帮助自主系统更加自力更生。 他们给出的一个例子是工厂机器人，它可以利用这种能力在寻求帮助之前检测到有什么东西没有移动。 

陈博源是该研究的第一作者。 他领导了这项工作，现在是杜克大学的助理教授。 

“我们人类显然有自我概念，”陈说。 “闭上眼睛，试着想象一下，如果你要采取一些行动，比如向前伸展手臂或向后退一步，你自己的身体会如何移动。 在我们大脑的某个地方，我们有一个自我的概念，一个自我模型，它告诉我们我们周围环境的体积，以及当我们移动时这个体积如何变化。”

利普森多年来一直致力于寻找新的方法来赋予机器人某种形式的自我意识。 

“自我塑造是自我意识的一种原始形式，”他解释道。 “如果机器人、动物或人类拥有准确的自我模型，它就可以在世界上更好地发挥作用，可以做出更好的决策，并且具有进化优势。”

研究人员承认，通过自我意识赋予机器自主权涉及各种限制和风险，利普森明确表示，这项研究中的特定类型的自我意识“与人类相比微不足道，但你必须从某个地方开始” 。 我们必须缓慢而谨慎地进行，这样我们才能在获得收益的同时将风险降至最低。”