这项研究利用一种新能力，对互不相关部件的形状、功能和连接方式进行推理，是使智能体能够设计出更先进工具的重要一步，这些工具可能在危险甚至可能危及生命的环境中派上用场。
这一概念可能听起来很熟悉。它被称为“麦格芬式创造”（MacGyvering），得名于一部20世纪80年代的电视剧（该剧近期重新推出）。剧中同名主角以其非常规的解决问题能力著称，善于利用身边可用的各种资源。多年来，计算机科学家等各界人士一直致力于让机器人具备类似的能力。
在这项最新研究中，研究人员采用新方法训练了一个机器人，随后为其提供一组可选部件，并要求其制作特定工具。与人类同行颇为相似，该机器人首先会审视每个部件的形状，以及它们之间可能如何相互连接。
“麦格芬式”创造新工具
借助机器学习，机器人从大量日常物品的示例中学会将形式与功能相匹配，即哪些物体形状有助于实现特定结果。例如，通过学习到碗的凹面能够盛装液体，它在制作勺子时便运用了这一知识。同样，研究人员还通过机器可以穿刺或抓取的材料示例，教会机器人如何将物体相互连接。
在研究中，研究人员成功制作出了锤子、锅铲、勺子、刮板和螺丝刀。
“螺丝刀尤其有趣，因为机器人将钳子和一枚硬币组合在一起，”佐治亚理工学院交互计算学院的博士生拉克什米·奈尔（Lakshmi Nair）表示，“它推断出钳子能够夹住东西，而硬币的形状恰好与螺丝刀的头部相匹配。把它们组合在一起，就形成了一件有效的工具。”
目前，该机器人的能力仅限于形状和连接方式。它尚无法有效地推理特定材料的属性，而这是迈向实际应用场景的关键一步。
“人们知道锤子坚固耐用，因此不会用泡沫积木来制作锤子，”奈尔说，“我们希望在研究中达到这种层次的推理能力，这也是我们目前正在努力的方向。”
太空启发
这项研究的灵感来源于阿波罗13号，这是阿波罗太空计划中一次遭遇失败的第七次载人飞行。任务开始两天后，飞船服务舱中的一个氧气罐发生爆炸，机组人员被迫对二氧化碳清除系统进行临时改装。
尽管时间窗口极为紧迫，机上人员和地面任务控制中心的紧张程度也极高，但最终救援取得了成功。奈尔及其合作者希望，这项研究能够为未来的机器人技术奠定基础，使其能够更快地进行推理，并摆脱压力的负担。
“他们最终成功制作出了这个过滤装置，但想出解决方案耗费了很长时间，”奈尔说，“我们希望打造能够在此类场景中协助人类的机器人，让人类免于承受压力，从而更快地想出创新解决方案，并有可能挽救生命。”
研究人员在 2019 年机器人：科学与系统会议上展示了他们的研究成果。
该研究部分得到了美国国家科学基金会和美国海军研究办公室的支持。
