神奇！機(jī)器人交配：換遺傳物質(zhì)生出10代子孫

美國(guó)瓦薩學(xué)院研究人員近日開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)，讓機(jī)器人利用類(lèi)似交配的行為交換遺傳物質(zhì)，繁殖出10代“子孫”，并通過(guò)各種任務(wù)評(píng)估其后代身體素質(zhì)的變化情況。

研究人員稱(chēng)，這一研究首次證明發(fā)育因素在機(jī)器人的進(jìn)化過(guò)程中扮演著與在生物系統(tǒng)中相同的作用。這與達(dá)爾文進(jìn)化論有著異曲同工之妙，表明我們更好地理解了進(jìn)化與發(fā)育間的相互作用對(duì)上述系統(tǒng)所做的貢獻(xiàn)。

在機(jī)器人繁殖10代子孫的過(guò)程中，只要根據(jù)新遺傳信息改變其接線方式，便可改變基因組的外在表達(dá)。研究人員通過(guò)機(jī)器人在任務(wù)中的表現(xiàn)評(píng)估其“身體素質(zhì)”，并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較。

在此次研究中，科學(xué)家首次納入了后天因素對(duì)機(jī)器人進(jìn)化的影響。實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人需完成兩項(xiàng)任務(wù)：聚集光線和躲避障礙。此外，研究人員還采用隨機(jī)“交配”算法，讓機(jī)器人互相交換“遺傳物質(zhì)”。這些“基因”由二進(jìn)制碼構(gòu)成，決定了機(jī)器人硬件的接線方式。

在機(jī)器人“繁殖”10代“子孫”的過(guò)程中，只要根據(jù)新遺傳信息改變其接線方式，便可改變基因組的外在表達(dá)。研究人員通過(guò)機(jī)器人在任務(wù)中的表現(xiàn)評(píng)估其“身體素質(zhì)”，并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較。

雖然可進(jìn)化機(jī)器人問(wèn)世以來(lái)已有時(shí)日，但據(jù)研究人員稱(chēng)，這是后天遺傳因素首次被納入考察范圍?！皩?duì)于機(jī)器人學(xué)家而言，要想實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的進(jìn)化與發(fā)育，挑戰(zhàn)在于要將時(shí)間的三個(gè)層級(jí)和各自包含的過(guò)程融入到機(jī)器人系統(tǒng)中，即表現(xiàn)、發(fā)育和進(jìn)化?！?/strong>

杰克·布拉沃和亞倫·希爾指出，“由于機(jī)器人的搭建與進(jìn)化過(guò)程十分復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人進(jìn)化實(shí)在是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們?cè)诒敬窝芯恐惺紫葎?chuàng)建了一套能夠?qū)M(jìn)化與發(fā)育過(guò)程的相互作用進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估的機(jī)器人系統(tǒng)。”

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置，即使是“身體素質(zhì)”較差的機(jī)器人也能進(jìn)行“繁殖”，實(shí)驗(yàn)可一直進(jìn)行下去，直到所有機(jī)器人喪失活動(dòng)能力為止。

雖然這些機(jī)器人并不一定進(jìn)化出了更出色的光線捕捉能力，但研究人員發(fā)現(xiàn)，納入了后天因素的機(jī)器人的進(jìn)化方式的確與其它機(jī)器人不同?！靶枰⒁獾氖?，我們的研究目標(biāo)并不是展示適應(yīng)性進(jìn)化理論，而是為了驗(yàn)證后天因素能夠改變機(jī)器人的進(jìn)化機(jī)制這一假說(shuō)。而結(jié)果的確說(shuō)明，后天因素在機(jī)器人進(jìn)化中扮演著重要作用。”