中國(guó)科技網(wǎng)訊(記者常麗君)據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月29日(北京時(shí)間)報(bào)道,新西蘭奧克蘭大學(xué)科學(xué)家最近設(shè)計(jì)出一種人造肌肉計(jì)算機(jī),其采用最簡(jiǎn)單的通用圖靈機(jī)設(shè)計(jì),只要時(shí)間和內(nèi)存足夠,就能解決任何計(jì)算問題,并且也能“思考”。這為開發(fā)智能型仿真假體、能適應(yīng)環(huán)境變化的柔軟機(jī)器人鋪平了道路。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《應(yīng)用物理快報(bào)》上。
1936年,阿蘭·圖靈證明,所有材質(zhì)的計(jì)算機(jī)都具有相同的基礎(chǔ)邏輯結(jié)構(gòu)。人們熟悉的計(jì)算機(jī)大多是由硅半導(dǎo)體制成,其他還有用DNA、光等其他非傳統(tǒng)材料制成的計(jì)算機(jī)。
“據(jù)我們所知,這是首次用人造肌肉來建造計(jì)算機(jī)。”論文作者之一、奧克蘭大學(xué)的本杰明·馬克·奧布賴恩說,“這樣它們能直接而緊密地嵌入人造肌肉設(shè)備中,讓這些設(shè)備像有了生命一樣靈活反應(yīng)。雖然目前我們的計(jì)算機(jī)還有很多堅(jiān)硬部分,但本質(zhì)上是彈性柔軟的,且能與傳統(tǒng)的計(jì)算方法相匹敵?!?/p>
人造肌肉計(jì)算機(jī)仿照斯蒂芬·沃爾弗拉姆的2,3圖靈機(jī)結(jié)構(gòu)制成,有一個(gè)讀寫頭能閱讀存儲(chǔ)在帶子上的符號(hào),然后根據(jù)該符號(hào)和自身狀態(tài)(0或1)按照編好的一套指令來確定下一步該寫入或存儲(chǔ)什么。2,3圖靈機(jī)是已知的最簡(jiǎn)單通用機(jī)型,對(duì)人造肌肉材料來說非常理想。理論上只要13條肌肉,就能解決任何計(jì)算問題。
人造肌肉能通過舒張和收縮,執(zhí)行多種計(jì)算過程所涉及的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。比如肌肉把滑動(dòng)子推到合適位置、編制指令表等。在演示例子中,肌肉舒張時(shí)會(huì)按下開關(guān)通電。目前的人造肌肉計(jì)算機(jī)很大(約1立方米)也很慢(0.15赫茲),但在測(cè)試輸入時(shí),能輸出正確的計(jì)算序列。
人造肌肉也能計(jì)算和“思考”,通過感知、計(jì)算、移動(dòng),人造肌肉會(huì)讓這些設(shè)備適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境,就像真正的肌肉那樣靈活反應(yīng)。奧布賴恩說,比如章魚,它們有極其靈巧的觸手,能以無(wú)限自由度操作。“章魚解決這一問題是靠遍布手臂的分布式神經(jīng)元。利用人造肌肉邏輯,將來我們也能讓機(jī)器人做到這一點(diǎn)?!?/p>
研究人員打算分步驟實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。奧布賴恩說:“將來我們想把技術(shù)微型化,讓它運(yùn)行更快、更便于攜帶;開發(fā)更持久耐用的材料;實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)整體軟化;開發(fā)模擬結(jié)構(gòu);造出具有內(nèi)置計(jì)算機(jī)的軟體機(jī)器人控制器?!?/p>
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