如果你有一大箱沙子，在里面埋入一个小板凳模型，几秒钟后再打开箱子，就会出来一个大板凳：沙子仿照模型自动组装成了一个大板凳！这听起来好像神话，但这是美国麻省理工学院计算机明升体育app与人工智能实验室分布式机器人技术实验室（DRL）自动化项目的一个目标。据物理学家组织网4月2日报道，DRL研究人员开发出了一种边长10毫米的立方体，突破了算法上的难题，能按照需要形成简单的物理形状，向真正的“智能沙”迈进了一大步。
最大的挑战是每个沙粒只能携带很少的计算资源。论文合著者、麻省理工学院计算机明升体育app与工程教授丹尼尔·鲁斯说：“如果每粒沙里都能存一张数字图，要找出一种算法就很容易，但这根本不现实。怎样才能开发出有效的算法，在通讯水平和极短距离内不浪费任何信息呢？我们想每粒沙不必事先知道要组成什么样子。”
研究人员表示，他们将在今年5月份召开的IEEE机器人技术与自动化国际会议上提交论文，阐述这种“智能沙”算法。他们的“智能沙”使用的是类似于雕刻的“减法规则”，而不是LEGO拼装玩具那样的“加法规则”，沙粒能向前后传递信息，选择性地贴附在其他沙粒上，形成3维物体。“智能沙”并不只是简单地构建某个破损的机件，当它们完成了某项功用后，还会返回成一堆沙粒的样子，彼此分离独立，以便下次构建新的形状。
论文作者凯尔·吉尔宾解释说，沙粒首先彼此传递信息以确定哪些邻居丢失了，然后选择自己的位置，再给其他沙粒传递一个固定的距离信息，并反过来强化确定自身的位置。当复制品边缘建立以后，外面的沙粒就不再与周围邻居联系。
研究人员制作了一种边长10毫米的立方体，经过计算机模拟证明了这种算法的有效性，也可以把每一层立方体当作二维格子来用。他们把这种立方体叫做“智能卵石”（smart pebbles），每个立方体的4个面上装有永久电磁体，可以通过电脉冲磁化或消磁。彼此不仅能靠磁力相连，还能沟通共享磁力。每个“卵石”中都有一个微处理器，能存储32K字节的程序代码，只有2K字节用于工作记忆。
这种算法可以复制出是样本10倍大的物体，也可以调整生成许多大小一样的复制品，或复制一个大型物体。“比如你的汽车拉杆断了，你可以把它放到沙子里，得到一个新的。”吉尔宾说。
哈佛大学电力工程副教授、微型机器人技术实验室主管罗伯特·伍德指出，真正的智能沙要比这些10毫米的立方体小得多，但这并非不可逾越的障碍。目前的“卵石”已经拥有了核心功能，能理解邻居传达的信息、和邻居交谈、能做一些计算，这是最重要的。再把它们做得更小也是切实可行的，但还需要解决更多工程上的难题。
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