未来的同事可能是一群机器人

A worker puts finishing touches to an iPal social robot, designed by AvatarMind, at an assembly plant in Suzhou, Jiangsu province, China July 4, 2018. Designed to offer education, care and companionship to children and the elderly, the 3.5-feet tall humanoid robots come in two genders and can tell stories, take photos and deliver educational or promotional content. Picture taken July 4, 2018.REUTERS/Aly Song TPX IMAGES OF THE DAY - RC12D134D7E0
Meet your new colleagues.Image: REUTERS/Aly Song
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研究人员表示,未来,机器人群可以帮助我们完成从搜救到农业等各类任务。

例如,设想有一群空中机器人正在搜寻一名迷路的徒步者。它们需要覆盖偏远灌木丛中的大片区域,而由中央指挥的方式行不通,因为它们分散得非常开。

因此,机器人需要协同合作,计算出准确、快速地覆盖和搜索这一大片区域的最佳方式。

“我们希望有朝一日能够创造出一种机器人群,它能够像一群椋鸟那样表演和起舞……”

这一设想没有听起来那么 《黑镜》 那么离奇,而更多是关注为人类难以完成的工作提供切实可行的解决方案,墨尔本工程学院的艾尔莉·查普曼(Airlie Chapman)说。

在描述自己在机电一体化工程领域的研究重点时,查普曼说:“它的核心是多载具机器人技术,即多个机器人协同工作以实现共同目标。”

机电一体化工程师探索自动化和制造业的发展,融合工程学的多个学科。这可能涉及打造能够感知周围环境并自主做出决策的智能机器。

Image: Statista

查普曼的工作专门聚焦于多载具(或称群体)机器人领域。她综合运用机械、电气和软件工程来制造机器人,然后利用算法对这些载具进行编程,使其能够自主地做出反应和思考。

多个机器人胜过一个

“用多架较小的无人机取代一架大型无人机有诸多好处,尤其适用于清理油污泄漏、环境监测或在矿井坍塌后搜寻幸存者等工作,”查普曼说。

“这被称为人机群交互”

较小的载具不仅具有冗余优势(群体中损失一架小型无人机,远比损失一架大型无人机更容易应对),还有实施层面的好处。首先,覆盖能力得到提升,成本也随之降低。

“一群便宜的小型机器人,每个机器人能力有限,却可以取代一台昂贵而能力极强的机器人,”她说。

在澳大利亚,无人机如今已用于农业监测,也用于海洋冲浪救援,这意味着能够更快完成任务,这对于时间敏感型应用尤为重要。

目前,在救援行动中,需要由经过培训的救生员来操控无人机。但如果无人机能够自主工作,岂不是更加便捷?这样既能避免救生员离开其专业领域,又能增加一双“眼睛”,在冲浪区监视游泳者。

而澳大利亚的冲浪区有时会致命,这只是查普曼及其同事的机器人可以监测的危险之一。

“在丛林灭火行动中,自主系统可以与人类协同工作。一群空中载具可以通过提供火势变化的关键信息来支持消防员。

“随着消防员跟随火线移动,无人机群可以协同移动,更好地定位自身,以收集和传递更重要的信息。这被称为人机群交互,”查普曼说。

以简单方式解决问题

虽然这听起来可能在技术上令人望而生畏,但查普曼表示,她工作的一部分是向大众传达“针对真正复杂问题、易于理解的解决方案”。她正运用这一技能,将成果切实转化为现实世界的效益,无论是在冲浪区、农场还是荒野之中。

查普曼的工作有望影响多个行业,影响范围十分广泛,包括航空航天与国防、关键基础设施与物流、农业机器人,甚至矿业自动化。这也契合她的目标,即让人类摆脱“枯燥、肮脏和危险的任务”。

在着眼未来开展研究的同时,查普曼的灵感也来自大自然。

“我一直非常擅长数学。能够看到某种事物依照你的数学公式表演和起舞,这非常令人兴奋。你可以观察鱼群游动或鸟群飞行,然后为机器人写出同样的方程,”她说。

但查普曼表示,人机交互与协作也日益带来机遇,二者可以合力应对社会的重大挑战。

携手合作

“未来,无人机将变得更加不显眼,充当大数据采集器,”查普曼说。“较小的载具将在其中发挥核心作用,悄无声息地收集实时的鸟瞰信息,这对互联系统整体良好运行至关重要。”

“这些机器人可以为我们提供可靠的数据,增进我们对世界的认识。例如,精准灌溉农作物,可以为我们提供更准确的土地侵蚀、作物健康和径流情况地图,同时还能减少用水量,”她说。

因此,机器人与人类协同工作。

查普曼表示,这种互联性是未来工程领域中一个日益明显的趋势。无论是利用机器人提高灾后恢复中协调救援的效率,还是改善互联的交通网络,多载具机器人技术帮助人类的潜力都是无限的。

“我们希望有朝一日能够创造出一种机器人群,它能够像一群椋鸟那样表演和起舞,而这一切都依靠数学与工程学实现。”

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