機器人或許有一天會追溯其意識的起源到最近旨在賦予它們反思自身思維能力的實驗。
康奈爾大學計算合成實驗室的機器人專家霍德·利普森解釋說，雖然賦予機器自我意識可能更像是科幻小說而非科學的東西，但這樣做有堅實的實際理由。
他說：“當今機器人面臨的最大挑戰是弄清楚如何適應新情況。” “那裡有數百萬臺機器人，主要在工廠裡，如果一切都在正確的時間和地點為它們準備就緒，那麼它們在精度、力量、速度以及在危險環境中每週7天、每天24小時重複工作的能力方面都是超人——但是如果一個螺栓脫落，遊戲就結束了。”
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利普森補充說，缺乏適應性“是我們家中沒有很多機器人的原因，因為家庭比工廠更非結構化”。 “關鍵是讓機器人建立自己的模型，以弄清楚哪些有效，哪些無效，以便進行調整。”
因此，利普森和他的同事開發了一個形狀像四足海星的機器人，其大腦或控制器開發了其身體的模型。 研究人員首先讓機器人瞭解它有哪些電機和其他部件，但不知道它們的排列方式，並給它一個移動的指令。 透過反覆試驗，從其感測器接收每次運動的反饋，該機器使用重複模擬來弄清楚其身體是如何組裝在一起的，並自主進化出一種笨拙但有效的運動形式。 然後“我們移除了一條腿”，隨著時間的推移，機器人的自我形象發生了變化，並學會了如何在沒有它的情況下移動，利普森說。
現在，利普森和現在在聖地亞哥智利大學的胡安·扎加爾沒有讓機器人對其自身身體建模，而是開發了本質上反思自身想法的機器人。 他們透過在一個機器人中放置兩個大腦來實現這種關於思考的思考，或元認知。 一個控制器因追逐在隨機圓形圖案中移動的藍色光點並避開紅色光點（好像它們是毒藥）而獲得獎勵，而第二個控制器則模擬了第一個控制器的行為以及它是否成功。
那麼為什麼兩個大腦比一個大腦更好呢？ 研究人員改變了規則，以便追逐紅點並避開藍點會獲得獎勵。 透過反思第一個控制器的行為，第二個控制器可以做出改變以適應失敗——例如，它過濾了感官資料，使紅點看起來像藍點，藍點看起來像紅點，利普森說。 這樣，機器人只需進行 4 到 10 次物理實驗即可適應，而不是使用傳統進化機器人技術所需的數千次實驗。
佛蒙特大學的計算機科學家喬什·邦加德說：“這可能會導致一種識別危險情況的方法，從這些情況中學習而無需親身經歷——這是機器人技術中一直缺失的東西。” 他是利普森過去的合作者，但沒有參與這項研究。
除了思考自身想法的機器人之外，利普森和他的同事還在探索機器人是否可以模擬其他人正在思考什麼，心理學家稱之為“心理理論”的屬性。 例如，該團隊讓一個機器人觀察另一個機器人以不穩定的螺旋方式朝著光線滾動。 隨著時間的推移，觀察者可以很好地預測另一個機器人的運動，從而知道在哪裡為它在地面上設定“陷阱”。 “這基本上是讀心術，”利普森說。
“我們的終極目標是賦予機器與人類相同的自我意識能力，”利普森說。 “這項研究也可能從一個新的角度——它是如何運作的，為什麼以及如何發展——為我們非常困難的自我意識主題提供新的啟示。”
他們為具有自我意識的機器測試的一個潛在應用是使用模型橋樑，該橋樑配備感測器，持續監控其框架上的振動，以開發其“身體”的自我形象。 “在模擬中，我們已經表明，它可以比傳統的土木工程方法更早地識別出薄弱的接頭，”利普森說。 “橋樑不會突然有一天醒來說你好，但在原始意義上，你可以說它具有自我形象，足以在出現問題時亮起紅燈。”
這項研究的關鍵問題是它實際上能走多遠。 “這些是非常簡單的機器人，可能只有八個或十幾個活動部件，因此相對容易構建所有事物的模型。 但是如果你擴大規模，它還能很好地建立自我模型嗎？” 邦加德問道。 “這個問題也延伸到觀察人類或其他複雜事物的社交機器人。 可擴充套件性問題是目前研究正在考察的問題。”
有趣的是，這項研究還揭示了機器人可能患上哪些精神疾病。 例如，開發出身形影像的海星狀機器人“自發地患上了‘幻肢’綜合症，認為它有手臂和腿，但實際上沒有”，利普森說。 “隨著機器人變得越來越複雜並自我進化，我們可能會看到我們[人類]可能患有的同類疾病出現在機器中。”
利普森於 2 月 19 日在華盛頓特區舉行的美國科學促進會年會上詳細介紹了他的團隊的研究。