微型能“对话”的机器人形成可自我修复的变形集群

"想象一下成群的蜜蜂或蠓虫，"阿伦森说。"它们移动时产生声音，而声音使它们保持凝聚力，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》期刊上发表了他们的研究成果。

阿伦森解释道，由于这种微型声波广播机器群具有自组织能力，它们可在狭窄空间穿行，甚至能在变形后重新成形。这些集群的集体（或涌现）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，此类机器人集群还有望在人体内工作，例如将药物直接递送至病变区域。阿伦森指出，它们的集体传感能力有助于探测环境变化，而"自愈"特性意味着即使集群分裂仍能保持集体功能，这在威胁检测和传感器应用中尤为重要。

"这标志着在创造更智能、更具韧性且最终更有实用价值的微型机器人方面取得了重大突破，"他表示，"这些结构极简的机器人有望解决全球性难题。本研究的关键见解将为设计新一代微型机器人奠定基础，使其能够在复杂环境中执行精密任务并响应外部信号。"

研究团队开发了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。他们发现声学通信能使个体机器人无缝协作，像鱼群或鸟群般根据环境调整形态和行为。

阿伦森说明，尽管论文中的机器人是基于主体模型的计算代理而非实体设备，但模拟观测到的集体智能涌现现象在任何相同设计的实验研究中都可能出现。

"我们从未预料到如此简单的机器人能在模型中展现出高度凝聚力和智能，"阿伦森表示，"这些电子电路极其简单。每个机器人仅配备：驱动电机、微型麦克风、扬声器、振荡器及基础移动能力。但它们却能实现集体智能——通过将自身振荡器同步至群体声场频率，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/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。阿伦森强调，这首次证实声波可作为控制微米级机器人的手段，突破了活性物质粒子主要依赖化学信号传导的传统控制方式。

"声波通信远优于化学信号，"阿伦森阐释道，"声波传播更快更远且几乎无能量损耗，结构设计也更简洁。机器人通过有效'侦听'与'定位'实现集体自组织。每个元件极其简单，集体智能与功能源自最简组件和基础声学通信。"

论文合著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、伊万·马里舍夫和埃尔温·弗雷。本研究由约翰·坦普顿基金会资助。