我們對自己身體的認知並不總是正確或現實的，任何運動員或追求時尚的人都知道，但這是我們在社會中的行為方式的一個關鍵因素。在你打球或穿衣服時，你的大腦不斷為運動做準備以便你能在不碰撞、不絆倒、不摔倒的情況下移動身體。
人類在嬰兒時期就發展了我們的身體模型，而機器人也開始做同樣的事情。Columbia Engineering的一個團隊日前透露，他們已經開發出一種機器人，第一次可以從頭開始學習整個身體的模型而無需任何人類的幫助。研究人員在最近發表在《Science Robotics》上的一篇論文中解釋了他們的機器人是如何為自己建立一個運動學模型的以及它是如何利用這個模型來計劃運動、完成目標並在一系列情況下避免障礙物–甚至對其身體的損害也能自動檢測和糾正。
這個機器人像嬰兒在鏡子中探索自己一樣觀察自己
研究人員將一個機器人手臂放在一個由五個流媒體視頻攝像機組成的圓圈內。機器人在自由起伏時通過攝像機觀察自己。就像一個嬰兒在鏡子大廳里第一次探索自己一樣，機器人扭動和扭曲以了解它的身體是如何響應各種運動指令而移動的。大約三小時后，機器人停了下來。它的內部深度神經網絡已經完成了對機器人的運動動作和它在環境中佔據的體積之間關係的學習。
“我們真的很好奇，想看看機器人是如何想象自己的，”機械工程教授兼哥倫比亞大學創意機器實驗室主任Hod Lipson說道，“但你不能只是偷看一個神經網絡，它是一個黑盒子。”在研究人員掙扎於各種可視化技術之後，自我形象逐漸出現了。“它是一種輕輕閃爍的雲，似乎要吞噬機器人的三維身體。隨着機器人的移動，閃爍的雲彩輕輕地跟着它。機器人的自我模型精確到其工作空間的大約1%，”Lipson說道。
自我建模的機器人將帶來更多自力更生的自主系統
機器人在沒有工程師協助的情況下進行自我建模的能力是非常重要的，原因很多。它不僅能節省勞動力而且還能讓機器人跟上自己的磨損，甚至檢測和補償損壞。研究人員們認為，這種能力非常重要，因為我們需要自主系統更加自力更生。如一個工廠機器人可以檢測到某些東西移動不正確並進行補償或呼叫援助。
“我們人類顯然有一個自我的概念，”該研究的論文第一作者Boyuan Chen說道，“閉上眼睛，試着想象一下，如果你要採取一些行動如向前伸展手臂或向後退一步，你自己的身體會如何移動。在我們大腦的某個地方，我們有一個自我的概念，一個自我模型，它告訴我們，我們佔據了我們周圍環境的什麼體積及這個體積如何隨着我們的移動而變化。”
機器人的自我意識
這項工作是Lipson數十年來尋求賦予機器人某種形式的自我意識的方法的一部分。”自我建模是自我意識的原始形式。如果一個機器人、動物或人類有一個準確的自我模型，那麼它可以在這個世界上更好地發揮作用、可以做出更好的決定並且具有進化優勢。”
研究人員意識到，圍繞着通過自我意識賦予機器更大的自主權存在着限制、風險和爭議。Lipson很快承認，這項研究中所展示的那種自我意識“跟人類相比微不足道，但你必須從某處開始。我們必須慢慢地、小心地走，這樣我們就能在收穫好處的同時將風險降到最低”。