機(jī)器學(xué)習(xí)、樹莓派(Raspberry Pi)開發(fā)板和海龜，都是令人感興趣的聊天話題，但這三者之間似乎沒有太多共同之處。然而，令人驚喜的是，美國亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University；ASU)的研究人員結(jié)合了這三項(xiàng)元素，從而將一連串有趣的對話轉(zhuǎn)變成為一群可以在沙地上爬行并找到地雷的小型機(jī)器海龜。HrMesmc

在開發(fā)過程中，研究人員們還探索了許多新發(fā)現(xiàn)，包括海龜?shù)啮挔钪绾螐臄?shù)百萬年的嘗試中發(fā)展形成，并證實(shí)是像海龜般龐大笨重的身驅(qū)移動時最有效率的方式。HrMesmc
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具有自我學(xué)習(xí)系統(tǒng)(以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ))的海龜可以美化許多不同的景觀，包括各種陸地以及甚至是火星等粗糙的行星表面景觀（來源：ASU Now）HrMesmc

C-Turtle計(jì)劃一開始是探索如何結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)和工程學(xué)以解決設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方法。在此例中，研究人員的目標(biāo)是開發(fā)一種能夠輕松穿越具有不同密度與未知組成的沙子和其他松散顆粒的機(jī)器人。這其實(shí)是一個比表面上看起來更困難的任務(wù)。傳統(tǒng)的機(jī)器人設(shè)計(jì)通常使用模擬的方式開發(fā)運(yùn)動策略，然后經(jīng)由建構(gòu)與編程，讓機(jī)器人得以實(shí)現(xiàn)該策略。然而，這種途徑不僅昂貴、耗時，而且必須具備大量的機(jī)器人編程技術(shù)，才得以實(shí)現(xiàn)。HrMesmc

亞利桑那州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)選擇采取不同的途徑。他們并未先試著開發(fā)策略，而是確定最具效率的運(yùn)動方法之關(guān)鍵在于打造一款低成本的機(jī)器人，從復(fù)制生物學(xué)解決問題開始。特別是，研究人員著手這項(xiàng)計(jì)劃的靈感來自于觀察真的海龜如何在陸地上移動。HrMesmc

接著，研究人員為機(jī)器人增加可在10美元的Raspberry Pi上運(yùn)作的自我學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)算法，這是最終可以達(dá)到最有效移動的方式。研究人員最后終于以極低成本打造出這款以Raspberry-Pi啟動的自我學(xué)習(xí)C-Turtle，大約只花費(fèi)70美元的零件，包括驅(qū)體和腳蹼，以及僅約1小時的沙坑或?qū)嵉赜?xùn)練，就能讓這個機(jī)器海龜C-Turtles以最有效的方式學(xué)習(xí)推動自己前進(jìn)。HrMesmc

亞利桑那州立大學(xué)計(jì)算機(jī)、信息與決策系統(tǒng)工程系助理教授Heni Ben Amor說：“從我的角度來看，這是十分吸引人的方法。如果我們能從大自然得到靈感與技巧，它就能更迅速地學(xué)習(xí)。你可以利用大自然最初的靈感，讓事情順利發(fā)展。”HrMesmc

然而，研究團(tuán)隊(duì)的興趣不僅在于解決運(yùn)動挑戰(zhàn)。該計(jì)劃的目的在于以開發(fā)機(jī)器人作為練習(xí)，以便測試各種假設(shè)與解答問題。例如，其中一個問題是關(guān)于海龜?shù)啮挔钪万?qū)體設(shè)計(jì)元素是否真的在陸地上更有效率。海龜使用最適合水上推進(jìn)設(shè)計(jì)的腳蹼。對于主要在海洋中生活的海龜——一般約幾英呎寬且重達(dá)數(shù)百到千磅以上，使用柔軟的弧形腳蹼拖曳自己穿過沙地，似乎無法提供良好的牽引力和有效率的運(yùn)動。HrMesmc

但是，這種船槳狀的鰭狀肢、橢圓形的身驅(qū)和平滑的腹殼在陸地上更有效率。該計(jì)劃研究人員ASU進(jìn)化生物博士候選人Andrew Janssen說：“海龜是巨大的動物，他們能輕松地穿過沙灘。事實(shí)證明，海龜?shù)啮挔钪确叫蔚拇瑯糜谩?rdquo;HrMesmc

低成本的架構(gòu)和自我學(xué)習(xí)算法讓研究人員們快速嘗試各種鰭狀肢設(shè)計(jì)選項(xiàng)，并且讓機(jī)器人發(fā)展出每個設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的最有效運(yùn)動型態(tài)。研究成果將在今夏于麻省理工學(xué)院(MIT)和史丹佛大學(xué)(Stanford Univresity)發(fā)表兩篇關(guān)于C-Turtle計(jì)劃的論文。一篇論文將比較機(jī)器人設(shè)計(jì)與生物靈感，另一篇將描述在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際條件下的算法學(xué)習(xí)過程。HrMesmc

同時，該研究團(tuán)隊(duì)也開始為C-Turtle啟發(fā)的機(jī)器人思考其他可能的應(yīng)用。因?yàn)樗芸焖俚剡m應(yīng)所處的地形，所以機(jī)器人可以作為諸如在火星等行星上進(jìn)行探測的運(yùn)輸工具，尤其是行星表面的特征無法預(yù)先掌握。另一方面，機(jī)器人的低成本使其適用于尋找地雷等危險(xiǎn)的行動。以一群可能自行適應(yīng)地形的機(jī)器人穿越一個地區(qū)時，如果發(fā)生爆炸，就能讓損失降至最小。HrMesmc

亞利桑那州立大學(xué)的多學(xué)科實(shí)驗(yàn)計(jì)劃是一連串生物學(xué)啟發(fā)機(jī)器人和機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)新事務(wù)的一部份。美方也一直在探索生物啟發(fā)的飛行機(jī)器人和無人機(jī)，以解決許多最新的機(jī)器人挑戰(zhàn)。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)展，計(jì)算機(jī)資源將會變得更小、更便宜且易于編程。從行星探索到群體機(jī)器人地雷感測，可能性是無止境的。HrMesmc

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