能「生孩子」的機器人？

導語：你聽說過能「生小孩」的機器人嗎？這並不是腦洞大開的科幻片情節，而是已經被開發出來的現實技術。對於這種貌似有些危險的黑科技，其開發者表示我們其實不必過度擔心，並不是所有人工智慧都具備統治世界的野心和潛力。本文介紹的這種能夠模擬自然選擇進化過程的「母機」有著非常實際的用途，經過恰當的編程，她可以幫助工程師們創造出更優化的設計方案，而且不需要人工干預。

?最近有關機器人的研究常常被描述為不可避免地向著被機器人所掌控的末世發展的道路，正如電影《終結者》所呈現的那樣。誠然，在開發人工智慧方面的確有些風險需要我們認真對待，但（公眾）對於機器人學發展表現出的過度擔憂顯然是沒有必要的。這還有可能會導致科研成果和創造力被扼殺的嚴重後果。

比如說，創造出可設計自身未來版本的人工智慧－實際上就是可自我複製且進化的機器人－可能會幫助我們作出一些人類自己想不到的發明創造。當然，這種高級人工智慧需要被嚴密的監測並且謹慎操控。但我們不應對它產生懼怕，而更應該認識到它會帶領我們獲取對宇宙和人類自身發展更為透徹的理解。

非自然選擇

利用人工智慧改進設計方案的技術－即通過反覆拷貝同時逐次增加細小更改的方法（迭代設計）－並不是一個全新的概念。但到目前為止它只能用於計算機模擬。如果製造一組可自我複製的生命形態模型，你就可以模擬出一個類似於真實生物進化中自然選擇的過程。那些最成功的個體是會更有可能進行自我複製並且把它們特有的設計方案傳播下去的。因此經過了若干世代的演化後，你最終會得到一個優化版本的生命形式，而這種優化後的新設計方案或許是一個人類設計師僅憑自己無法實現的。
計算機模擬自然選擇和進化是有著一系列優勢的。理論上而言，限制世代數目和複製速度的唯一因素就是計算機的運算速度。沒有前途的模型可以被丟棄；而同時那些潛在多產的設計方案可以被反覆開發。而且這並不需要原材料的大規模補給，因為計算機的存儲容量足夠大，成本又低，還只會佔據很小的空間。
但是問題在於這些模擬生命形式跟可存在於真實世界的那些生命形態也許並不會有太多相似之處。而與此同時，那些能夠被實際製造出來的機器人，又通常會在它們的整個生命周期里受制於某種固定的形態。

機器嬰兒們。圖片由作者提供。

為了解決這些問題，我和同事們開發出了一種「母機」機器人，它能夠在沒有人類干預的情況下獨立製造出自己的「孩子們」。相關論文最近發表在了PLOS One上。通過對其進行編程，我們能使它生產出簡單的小機器人，包括內置小型發動機的一到五個塑料方塊，它們具備爬行的功能。接著這些子機會被自動測試，以確定表現最佳的設計。

根據這些測試結果，母機會接著生產出第二代產品，而生產規則是基於自然選擇制定的。它用最佳初代子機的「虛擬DNA」作為設計的起始點，以便將它們的優良的性能傳遞下去。這個過程會被重複進行上百次，最終，末代子機中性能最優的個體完成固定移動任務的速度會達到初代子機中最優個體速度的兩倍。

會發明的母機

通過讓母機無休止地為她的「孩子們」創造出上百種新形態和步態模式的過程，它會生成人類工程師可能無法自主開發出的設計方案。最有趣同時也最重要的一點在於她非常高效地闡明了創造力的內涵。
不同於諸如工廠打包機器人的傳統機械製造系統，我們的母機並不是一味的重複同樣的人工編程動作，而是能夠自主構造子機後代。這個過程並沒有人類設計師的干預。結果就是，她能夠「發明出」新設計。
目前為止，這些子機還太過簡單，並且也無法成為具備「傳宗接代」能力的母機，所以我們還沒有完全複製出自然進化的過程。不過隨著技術的進步，沒有理由懷疑這一目標在未來會被實現。

生命方塊。圖片由作者提供。

那麼問題來了，開發出自我進化的機器人是不是太危險了呢？我們相信答案是否定的。這項研究的目的是設計出創造力的潛在機制。我們想要知道機器會如何操控未知物體，新想法和新設計是如何從一個統計學過程中產生的；以及創造過程對於時間、能量、原材料和其他資源的需求量到底有多大。

目前被創造出來的孩童機器人通過那些人類工程師不太可能在第一時間想到的獨特設計方案和動作模式已經給我們帶來了一些驚喜。然而工程設計畢竟是一個自下而上（由細節到整體）的過程－即通過對事物為何及如何運作的理解來分塊逐步構建技術的過程。因此，我們的自我進化機器人還是跟自然生物有所不同的。它們仍然會，而且也永遠都會處於我們的掌控之中，並不會超越預期的界限。

作者：Fumiya Iida是劍橋大學機械電子學講師。

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