衆所周知，當人類移動身體時，人體的大腦會不斷提前進行計算以保障人類移動身體時不會撞到障礙物或者絆倒，這是人類擁有身體自我意識的表現形式之一。

2022年7月13日發表在全球機器人權威科學期刊《Science robotics》（科學·機器人學）上的一篇研究論文顯示，來自美國哥倫比亞大學的一項研究成功地讓機器人對自己的身體産生了視覺上的自我意識，具有自我意識的機器人可以實時建立自我模型，掌握身體的空間位置，并可對其自身進行運動規劃和控制，最不可思議的是機器人還會根據自身狀況自動糾正自己的行為。那麼，今天小編就來跟大家科普一些這方面的知識吧！

研究人員是如何讓機器人擁有視覺層面的“自我意識”的？

實驗動态演示圖

根據論文顯示，研究人員在機器人周圍安裝了五個 RealSense D435i RGB-D 攝像頭，機器人的每一側都有四個攝像頭來捕捉側視圖，一台攝像機位于頂部以捕捉自上而下的視圖。這樣機器人就可以通過将關節的角度和方向等機械運動信息與它們自己的視頻圖像相關聯（例如各種擺動和扭曲等），同時機器人也獲得了與它們在五個攝像機中外觀相對應的機械運動信息。在經過一定時間的深度學習後，安裝在機器人大腦中的神經網絡便将現實世界和模拟世界中的數據相結合起來融合成一個機器人形狀的“點雲”，這個“點雲”呈現機器人的形狀，當機器人移動時，“點雲”也會跟着移動。

3D 自我感知運動規劃任務

正如我們人類大腦中有一個地方可以告訴我們身體在空間中的位置和動量一樣，“點雲”形成的形狀反映了機器人的自我模型。當神經網絡被認為是機器人的大腦時，機器人生成的“點雲”的圖像則被認為是對應于機器人視覺的自我意識。

視覺自模型預測

具有視覺自我意識的機器人有哪些特别之處？

機器人擁有視覺自我意識本質上是機器人在其“大腦”中建立的自己的虛拟模型，用以模拟自身的物理能力，從這個層面來理解，機器人與人類和動物一樣，擁有自我模型來預測各種運動計劃的未來結果，而無需在現實世界中來實際嘗試。

3D 自我感知運動規劃

哥倫比亞大學的研究人員稱：如果機器人能夠意識到自己的身體，那麼它們将能夠做出更好的決定。以自動駕駛汽車上裝載的人工智能為例，擁有視覺自我意識的人工智能和沒有視覺自我意識的人工智能在預測發生事故的概率上将會有顯着差異。

機器人損壞模拟實驗

這項研究的最特别之處在于：如果擁有自我意識的機器人發現身體某個部位受損，例如：當機器人外置攝像頭獲得的身體視覺信息與神經網絡“大腦”中繪制的自我模型不一緻時，機器人會自我“糾正”并根據自身的實際情況來規劃下一步動作。

寫在最後：

機器人的自我建模是一種原始的自我意識形式，美國哥倫比亞大學的這項研究制造出了人類曆史上第一個可以創建自己的自我建模并實現相應地計劃和糾正自己動作的機器人，小編認為在不久的将來人類将能制造出在開放環境中完成多種不确定性任務的新一代機器人。

作者｜田小飛

來源｜鄭州市第二屆科普征文大賽投稿入選作品

聲明｜觀點僅代表作者本人，不代表本号立場

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