神经形态计算技术有望成为智能无人系统的关键

美国田纳西大学和橡树岭国家实验室的科研人员研制出一台基于神经形态计算技术的机器人。

一个由美国田纳西大学（University of Tennessee）和橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人员组成的团队研制出了一台有大脑的机器人。这台机器人有个亲切的名字——“霓虹”，就像是Roomba（iRobot公司智能扫地机器人）和迪士尼皮克斯动画“机器人总动员”缔造的一个混血儿。它能够在空间中导航，同时通过感应物体来避开障碍物，然后改变方向，避免撞到它们。美国田纳西大学的神经形态研究小组把成功研制这台机器人视为向新无人机技术迈进的一步。

“神经形态”术语意味着计算机科学家的“大脑”。可以说，机器人从接连它们的电脑处获得智力，而“霓虹”这台机器人不是。“大多数计算机都运行代码，”神经形态研究小组的顾问Mark Dean教授说。“‘霓虹’机器人里没有代码。它有神经元和突触，并根据训练的内容来运作。”该机器人原型仍然需要用计算机启动，但是一旦打开，它就不需要外部编程来进行移动了。

在田纳西州大学研究人员Parker Mitchell和Grant Bruer用一个小型笔记本电脑演示了这台机器人。当机器人指示灯一亮，他们就把机器人放置在迷宫内的水泥地上，迷宫由锥形筒和塑料筒围成，他们时不时会走到迷宫前面，测试它的反应时间。这个小心翼翼的机器人在房间里旋转着，偶尔还会有螺丝脱落，它的眼珠不停地转动，活像《地球脉动2》（英国广播公司播出的纪录片）里的火烈鸟。在训练中，“霓虹”学会了害怕碰撞，变得更聪明，每次在接近某物时都表现得更准确。

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适者生存

为了让“霓虹”达到这一点，许多代的“霓虹”机器人不得不接受橡树岭国家实验室的旗舰版超级计算机“泰坦”（Titan）的高风险训练，这可能会让一些军事训练营蒙羞。

前田纳西州大学学生、橡树岭国家实验室研究员Katie Schuman是该研究团队的导师。Schuman说:“我们通过模拟来操作它，下一步是训练大脑不仅可以避开物体，而且可以针对特定物体。它被赋予动机去尽可能多的地方，而不会有任何影响。”Schuman提到的动机是生存，在“泰坦”18000台电脑的24小时训练期间，成千上万甚至上百万个版本的“霓虹”在她的手中死去。当然，机器人不会感到疼痛，但如果可以的话，这将是一个非常悲伤的故事。“就像适者生存一样，”Mitchell说。“好的大脑会继续运转，坏的大脑会死亡。”这样，大脑就会随着时间的推移而进化。Mitchell和Bruer赋予这个小小的大脑一个身躯，从而可以投入工作。在这个神经形态研究团队中，大约有20名工程专业学生做出了自己的贡献。

Schuman说，看着“霓虹”的各种迭代，他们开始注意到关于它的学习方式的一些趣事。例如，早期的“霓虹”碰到角落时，为了逃离出来，它们会旋转几次。现在“霓虹”只需要适当地改变方向就可以了。同样地，该机器人总是朝同一个方向转动，从角落里走出来，或者远离障碍物。她说：“我认为这是一个效率的特性，因为它的目标是覆盖尽可能多的地面。”

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应用

“霓虹”机器人的潜在应用不会只停留在无人驾驶飞机领域。Dean教授表示，拥有像“霓虹”一样小的大脑的自主机器人非常罕见，这使得该机器人适用于资源稀缺、体重受限的环境中。这可能是无人机，但也可以应用于卫星和水下交通工具。

Dean教授称，下一步是训练大脑，使机器人不仅可以避开物体，而且可以针对特定物体。他说:“我们的首要目标是建造能够适应所处环境的事物，这样它们就能根据所学，在不同的环境中生存。”