会“思考”的机器人带你走出迷宫

揭开神秘面纱：乐高Mindstorms EV3机器人装备仿生大脑挑战迷宫之谜

乐高Mindstorms EV3机器人，其独特的亮点在于配备了仿生大脑。这个智能装置，如同自然界的迷宫导航员，是由艾因霍温理工大学和德国美因茨马克斯·普朗克聚合物研究所的科学家们联手研发的。他们利用人类大脑的运作原理，赋予了机器人思考和行动的能力，使其能够在曲折的迷宫中成功前行。这一创新研究为神经形态装置在多个领域的新应用铺平了道路。

迷宫一直是心理学家评估学习能力的经典工具，而现在，这个重任交给了这款拥有神经形态大脑的机器人。它的强大之处在于模仿了人类大脑的结构和功能，特别是在处理信息和记忆方面。就像人类大脑中的神经元通过突触交流信息一样，这款机器人的仿生大脑也具有这种能力。每当信息通过时，突触就会增强连接，正是这种可塑性确保了机器人的学习和记忆能力。

随着机器学习技术的飞速发展，尽管在图像识别、医疗诊断等领域取得了显著成果，但传统的机器智能方法存在能耗大的问题。为了解决这个问题，科学家们一直在寻找更节能的解决方案。这款仿生大脑的机器人就是他们努力的结果之一。通过将记忆和处理功能相结合，这款机器人不仅实现了高效运作，还大大降低了能耗。这一创新设计为人类和其他领域的应用提供了新的可能性。

这款乐高Mindstorms EV3机器人的出现标志着人工智能领域的一大突破。它不仅展示了技术的先进性，还为我们揭示了未来人工智能发展的新方向。随着科技的进步，我们有理由相信，未来会有更多像这样的创新产品出现，改变我们的生活。经过深入研究与探索，我们的团队成功开发了一款能够学习在迷宫中移动的机器人，这一创新如同生物学中的神经学习机制一般。研究人员Imke Krauhausen解释道，我们的设备通过电流来控制机器人的行进方向，如同老鼠大脑中突触在迷宫中的每次正确转弯时得到强化一般。通过调整设备的电阻，我们可以改变电机的电压，精确控制施加给机器人的电流。那么，它是如何运作的呢？

我们使用的是一款名为Mindstorms EV3的机器人，它配备两个轮子、传统的引导软件以及一些反射和触摸传感器。这个机器人被送入一个由黑线六边形组成的2平方米蜂巢状大迷宫中。机器人的默认设定是右转，但当它遇到死胡同或偏离指定路径时，它会接收到返回或左转的指令。这些校正刺激会被记录在机器人的神经形态装置中，供下次使用参考。

在实验中，机器人需要经过多次尝试才能找到出口，就像一只在迷宫中不断试错的老鼠。Krauhausen表示，“我们的机器人在最初阶段需要跑16圈才能成功找到出口。一旦它学会了沿着某个特定路径导航（目标路径1），它就能够顺利地沿着其他路径（目标路径2）行进。这表明，机器人获得的知识具有推广性，它的学习能力在不断试错中得到了提升。

这项研究不仅展示了机器人在复杂环境中的自主学习能力，还揭示了神经形态计算在未来的巨大潜力。随着技术的不断进步，我们期待看到更多类似的创新研究，为人工智能的发展注入新的活力。图源：艾因霍温理工大学。经过深入研究，Krauss教授及其团队发现，机器人能够学习和走出迷宫的关键在于传感器与电机的独特集成。这种集成模拟了大自然的运作方式，让机器人的感觉和运动能力相互强化，实现了高效的整合。研究团队的这一发现，为机器人技术的发展开辟了新的道路。

更令人惊奇的是，团队利用了一种名为p(g2T-TT)的智能聚合物材料，这种有机材料在神经形态机器人中发挥着重要作用。它不仅稳定，还能在机器人的各种运行中“保留”大部分特定状态，确保习得的行为足够“持久”。就像人类的大脑一样，神经元和突触能够记住某个事件或动作。

这种聚合物材料的另一个显著优点是其在生物医学领域的应用潜力。基于其有机性质，智能设备可以与神经细胞实现集成。这意味着，对于因受伤而失去手臂的人来说，这些设备能够帮助他们将身体和仿生手连接起来，从而恢复一些基本的生活能力。这一发现不仅为机器人技术带来了新的突破，也为生物医学领域提供了新的可能性。

随着科技的不断发展，机器人技术已经取得了巨大的进步。从模拟大自然运作方式的机器人学习和走出迷宫的能力，到智能聚合物材料的应用，再到与神经细胞集成的生物医学潜力，这一切都展示了机器人技术的无限可能。我们期待着这一领域在未来能够带来更多的惊喜和突破。有机神经形态计算正逐渐在边缘计算设备领域得到应用，其能在本地处理来自传感器的数据，展现出了巨大的潜力。研究人员Van de Burgt指出：“我们的材料具有良好的可调整性，能耗低且成本节约，预示着未来在这一领域的应用和发展将更加出色。”

关于神经形态机器人是否能像足球机器人一样执行复杂任务，Krauhausen表示：“虽然理论上可行，但实现这一目标仍有很长的路要走。目前，我们的机器人在移动时仍依赖于传统的引导软件。若想让神经形态机器人完成复杂的任务，我们需要构建一个神经形态的网络，使众多设备在一个网格中协同工作。这也是我接下来工作的重点。”这一领域的发展前景令人充满期待。