微型“对话”机器人形成可自我修复的变形集群

"想象成群的蜜蜂或蠓虫，"阿伦森说。"它们移动，产生声音，而声音维持着群体的凝聚力，使众多个体如同一体般行动。"

研究人员于8月12日在《物理评论X》(Physical Review X)期刊上发表了这项研究。

阿伦森解释道，由于这种微型声波广播机器集群具有自组织特性，它们能在狭窄空间穿行，甚至在变形后重组。这些集群的集体（或称涌现）智能有朝一日可用于执行任务，例如在污染环境中清理污染物。

除环境应用外，机器人集群还可能在人体内工作，例如将药物直接递送至病灶部位。阿伦森指出，其集体感知能力有助于探测环境变化，而"自我修复"特性意味着即使集群分裂后仍能保持集体功能，这在威胁检测和传感器应用中尤为重要。

"这代表着在创造更智能、更具韧性且最终更实用的微型机器人方面取得了重大突破，这些结构极简的机器人有望解决全球最棘手的难题，"他表示。"本研究的洞见对于设计新一代微型机器人至关重要，它们将能在复杂环境中执行任务并响应外部刺激。"

研究中，团队开发了一套计算机模型追踪微型机器人的运动轨迹，每个机器人均配备声波发射器和探测器。他们发现声波通信能使单个机器人代理无缝协作，像鱼群或鸟群般根据环境调整形态与行为。

阿伦森说明，尽管论文中的机器人是基于理论模型（或称智能体模型）的计算代理，并非实体制造设备，但模拟实验观测到的集体智能涌现现象，在采用相同设计的实际实验中很可能复现。

"我们从未预料到如此简单的机器人能在模型中展现如此高度的凝聚力和智能，"阿伦森表示。"这些都是非常基础的电子电路。每个机器人仅具备定向移动能力，包含微型电机、麦克风、扬声器和振荡器。但即便如此也能实现集体智能——它们会将自身振荡器同步至集群声场的频率，并向最强信号源迁移。"

该发现为新兴领域"活性物质"（研究自驱动微观生物与合成代理的集体行为，涵盖细菌群、活细胞至微型机器人）树立了新里程碑。阿伦森阐释道，这项研究首次证明声波可作为控制微型机器人的手段，此前活性物质粒子主要依赖化学信号控制。

"声波通信远优于化学信号，"阿伦森强调。"声波传播更快更远且几乎无能量损耗，设计也更为简洁。机器人通过'听觉'相互定位，实现集体自组织。每个元件极其简单，集体智能与功能涌现于最简组件与基础声学通信。"

论文合作者包括慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的亚历山大·齐普克、伊凡·马里舍夫及埃尔文·弗雷。本研究由约翰·邓普顿基金会资助。