机器人“交配”交换遗传物质：“繁殖”出10代子孙

新浪科技讯 北京时间4月13日消息，据国外媒体报道，美国瓦萨学院研究人员近日开展了一系列实验，让机器人利用类似“交配”的行为交换“遗传物质”，“繁殖”出10代“子孙”，并通过各种任务评估其后代身体素质的变化情况。

研究人员称，这一研究首次证明发育因素在机器人的进化过程中扮演着与在生物系统中相同的作用。这与达尔文进化论有着异曲同工之妙，表明我们更好地理解了进化与发育间的相互作用对上述系统所做的贡献。

在此次研究中，科学家首次纳入了后天因素对机器人进化的影响。实验中，机器人需完成两项任务：聚集光线和躲避障碍。此外，研究人员还采用随机“交配”算法，让机器人互相交换“遗传物质”。这些“基因”由二进制码构成，决定了机器人硬件的接线方式。在机器人“繁殖”10代“子孙”的过程中，只要根据新遗传信息改变其接线方式，便可改变基因组的外在表达。研究人员通过机器人在任务中的表现评估其“身体素质”，并与模拟结果进行比较。

虽然可进化机器人问世以来已有时日，但据研究人员称，这是后天遗传因素首次被纳入考察范围。“对于机器人学家而言，要想实现机器人的进化与发育，挑战在于要将时间的三个层级和各自包含的过程融入到机器人系统中，即表现、发育和进化。”杰克·布拉沃（Jake Brawer）和亚伦·希尔（Aaron Hill）指出，“由于机器人的搭建与进化过程十分复杂，实现机器人进化实在是个不小的挑战。为实现这一目标，我们在本次研究中首先创建了一套能够对进化与发育过程的相互作用进行系统性评估的机器人系统。”

根据实验设置，即使是“身体素质”较差的机器人也能进行“繁殖”，实验可一直进行下去，直到所有机器人丧失活动能力为止。

虽然这些机器人并不一定进化出了更出色的光线捕捉能力，但研究人员发现，纳入了后天因素的机器人的进化方式的确与其它机器人不同。“需要注意的是，我们的研究目标并不是展示适应性进化理论，而是为了验证后天因素能够改变机器人的进化机制这一假说。而结果的确说明，后天因素在机器人进化中扮演着重要作用。”

图1：在机器人“繁殖”10代“子孙”的过程中，只要根据新遗传信息改变其接线方式，便可改变基因组的外在表达。研究人员通过机器人在任务中的表现评估其“身体素质”，并与模拟结果进行比较。

图2：美国瓦萨学院研究人员近日开展了一系列实验，让机器人利用类似“交配”的行为交换“遗传物质”，“繁殖”出10代“子孙”，并通过各种任务评估其后代身体素质的变化情况。实验中，机器人需完成两项任务：聚集光线和躲避障碍。

图3：研究人员通过机器人在任务中的表现评估其“身体素质”，并与模拟结果进行比较。

图4：研究人员还采用随机“交配”算法，让机器人互相交换“遗传物质”。这些“基因”由二进制码构成，决定了机器人硬件的接线方式。

图5：研究人员称，这一研究首次证明发育因素在机器人的进化过程中扮演着与在生物系统中相同的作用。