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了解 Maja Matarić 如何提升机器人的社交技能,使它们能够有效地在群体中学习和合作。

作者:Carl Zimmer
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没有人是一座孤岛,Maja Matarić 认为机器人也不应该如此。Matarić,一位布兰代斯大学的计算机科学家,相信机器人只有开始协同工作,才能发挥出最佳性能。她问道:如何让一群机器人做某事而不互相伤害? 根据 Matarić 的说法,你必须将它们置于社会环境中,让它们互相学习,就像海鸥、狒狒和人类一样。Matarić 已经在教授机器人社交技能方面取得了令人印象深刻的开端。她让 14 个机器人同时协同工作——这是有史以来最大规模的机器社交活动。

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Matarić 将它们称为“书呆子群体”,这些是鞋盒大小的机器,每个都有四个轮子、两个夹子来抓取物品以及一个双向无线电。无线电允许它们相对于两个固定发射器来确定它们在 Matarić 实验室中的位置。它还允许它们将它们的坐标和其他信息广播给它们的邻居。红外传感器帮助机器人寻找物体并避开障碍物;接触感应条告诉它们何时发生碰撞。

每个机器人被编程了一组 Matarić 所称的“行为”——这些指令集使机器人能够完成一个小的目标,例如跟随前面的机器人。将一个机器人放在地板上,其轮子永久向左转,并编程其他机器人跟随,它们都会绕圈行驶直到电池耗尽。但是,通过编程让它们在几种行为之间交替,Matarić 可以获得更有趣的动作。通过告诉它们搜寻目标、在彼此距离太远时聚集、在太拥挤时分散,并始终避免碰撞,她已经能够让分散的机器人像一群鸟一样聚集在一起,并在她的实验室里迁徙。

更重要的是,机器人还可以自行学习执行更复杂的任务。Matarić 给它们设定的一项任务是搜寻小金属圆盘,并将它们带回实验室角落里的巢穴。为了让任务具有自然风味,Matarić 给机器人设置了时钟;晚上它们必须回家休息,早上它们又会寻找圆盘。除了它们可以从五种基本行为中选择外,她还赋予它们一种“首要指令”:最大化它们各自的点数得分。每当机器人做对某事,例如找到一个圆盘,它就会自动获得点数奖励;每当它犯错,例如掉落一个圆盘,它就会失去点数。

经过一些随机的实验,机器人很快学会了如何搜寻——但效果并不好,因为它们在为争夺分数而产生的自私追求中倾向于相互干扰。Matarić 问道:为什么你总是要停下来让别人先走? 总是为你着想去先走——但如果每个人都这么想,那么没有人能通过,它们就会堵塞并争夺空间。然而,为了让她的创造物更有效率,Matarić 发现她不必给它们编程一个“上帝视角”来了解对所有机器人都有利的东西。她只需要教每个机器人分享——让其他机器人知道它何时找到了圆盘,并反过来倾听其他机器人。Matarić 解释说:我注入了关注其他机器人正在做什么的动力,并尝试其他机器人正在尝试的事情,分享经验。如果我做了一些好的事情,并且我说‘那真的很棒’,那么你可能会尝试一下。

有了这个简单的社会契约,机器人只需要 15 分钟的练习就能变得利他。它们会慷慨地宣布它们发现了圆盘,尽管它们并不知道这对整个群体来说是好的。有时当两个机器人争抢一个圆盘时,它们会停下来,然后进行一个“你先请!不,你先请!”的程序,但最终它们找到了正确的让步方式。有了社交礼仪,机器人群体带回圆盘的速度是没用社交礼仪时的两倍。

Matarić 认为她将能够生产更复杂的机器人社会。她说:我正在考虑让社会实现专业化,这样它们就可以说‘我来做这个,你做那个’。如果其中一个电池电量低,它可能会成为一个不实际携带东西的信使。我设想一个机器人可能会成为领导者,因为它碰巧是最有效率的。但如果它不再高效,其他机器人就会接管。

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