能“生孩子”的机器人？

导语：你听说过能“生小孩”的机器人吗？这并不是脑洞大开的科幻片情节，而是已经被开发出来的现实技术。对于这种貌似有些危险的黑科技，其开发者表示我们其实不必过度担心，并不是所有人工智能都具备统治世界的野心和潜力。本文介绍的这种能够模拟自然选择进化过程的“母机”有着非常实际的用途，经过恰当的编程，她可以帮助工程师们创造出更优化的设计方案，而且不需要人工干预。

?最近有关机器人的研究常常被描述为不可避免地向着被机器人所掌控的末世发展的道路，正如电影《终结者》所呈现的那样。诚然，在开发人工智能方面的确有些风险需要我们认真对待，但（公众）对于机器人学发展表现出的过度担忧显然是没有必要的。这还有可能会导致科研成果和创造力被扼杀的严重后果。

比如说，创造出可设计自身未来版本的人工智能－实际上就是可自我复制且进化的机器人－可能会帮助我们作出一些人类自己想不到的发明创造。当然，这种高级人工智能需要被严密的监测并且谨慎操控。但我们不应对它产生惧怕，而更应该认识到它会带领我们获取对宇宙和人类自身发展更为透彻的理解。

非自然选择

利用人工智能改进设计方案的技术－即通过反复拷贝同时逐次增加细小更改的方法（迭代设计）－并不是一个全新的概念。但到目前为止它只能用于计算机模拟。如果制造一组可自我复制的生命形态模型，你就可以模拟出一个类似于真实生物进化中自然选择的过程。那些最成功的个体是会更有可能进行自我复制并且把它们特有的设计方案传播下去的。因此经过了若干世代的演化后，你最终会得到一个优化版本的生命形式，而这种优化后的新设计方案或许是一个人类设计师仅凭自己无法实现的。
计算机模拟自然选择和进化是有着一系列优势的。理论上而言，限制世代数目和复制速度的唯一因素就是计算机的运算速度。没有前途的模型可以被丢弃；而同时那些潜在多产的设计方案可以被反复开发。而且这并不需要原材料的大规模补给，因为计算机的存储容量足够大，成本又低，还只会占据很小的空间。
但是问题在于这些模拟生命形式跟可存在于真实世界的那些生命形态也许并不会有太多相似之处。而与此同时，那些能够被实际制造出来的机器人，又通常会在它们的整个生命周期里受制于某种固定的形态。

为了解决这些问题，我和同事们开发出了一种“母机”机器人，它能够在没有人类干预的情况下独立制造出自己的“孩子们”。相关论文最近发表在了PLOS One上。通过对其进行编程，我们能使它生产出简单的小机器人，包括内置小型发动机的一到五个塑料方块，它们具备爬行的功能。接着这些子机会被自动测试，以确定表现最佳的设计。

根据这些测试结果，母机会接着生产出第二代产品，而生产规则是基于自然选择制定的。它用最佳初代子机的“虚拟DNA”作为设计的起始点，以便将它们的优良的性能传递下去。这个过程会被重复进行上百次，最终，末代子机中性能最优的个体完成固定移动任务的速度会达到初代子机中最优个体速度的两倍。

会发明的母机

通过让母机无休止地为她的“孩子们”创造出上百种新形态和步态模式的过程，它会生成人类工程师可能无法自主开发出的设计方案。最有趣同时也最重要的一点在于她非常高效地阐明了创造力的内涵。
不同于诸如工厂打包机器人的传统机械制造系统，我们的母机并不是一味的重复同样的人工编程动作，而是能够自主构造子机后代。这个过程并没有人类设计师的干预。结果就是，她能够“发明出”新设计。
目前为止，这些子机还太过简单，并且也无法成为具备“传宗接代”能力的母机，所以我们还没有完全复制出自然进化的过程。不过随着技术的进步，没有理由怀疑这一目标在未来会被实现。

那么问题来了，开发出自我进化的机器人是不是太危险了呢？我们相信答案是否定的。这项研究的目的是设计出创造力的潜在机制。我们想要知道机器会如何操控未知物体，新想法和新设计是如何从一个统计学过程中产生的；以及创造过程对于时间、能量、原材料和其他资源的需求量到底有多大。

目前被创造出来的孩童机器人通过那些人类工程师不太可能在第一时间想到的独特设计方案和动作模式已经给我们带来了一些惊喜。然而工程设计毕竟是一个自下而上（由细节到整体）的过程－即通过对事物为何及如何运作的理解来分块逐步构建技术的过程。因此，我们的自我进化机器人还是跟自然生物有所不同的。它们仍然会，而且也永远都会处于我们的掌控之中，并不会超越预期的界限。

作者：Fumiya Iida是剑桥大学机械电子学讲师。

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