機器人進化以互相照應

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機器人必須保護自身的存在。

這位科幻小說作家和生物化學家艾薩克·阿西莫夫在20世紀中期對機器人種群的指令,似乎與達爾文理論和生物世界的適者生存原則完全一致。


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但是,隨著科學家們繼續觀察到動物和其他生物習慣性地為了它們群體或親屬的更大利益而犧牲自己,自然界中自私行為的圖景變得更加模糊。機器人也可能學會為了它們同類的福祉而合作嗎?

它們已經做到了。認識一下愛麗絲機器人。一些機器人已經被程式設計為互相幫助,但這些自動裝置經過幾代“進化”變得更樂於助人——也就是說,喜歡機器人。

動物中的這種行為版本被稱為漢密爾頓親緣選擇定律。生物學家W. D. 漢密爾頓在1960年代提出,旨在解釋為什麼生物——從螞蟻到人類——有時會以犧牲自己為代價來幫助他人。這種利他主義的衝動——將時間、精力和資源花在他人身上——被認為對於那些可能幫助傳遞我們自己基因的人來說尤其強烈。但是,根據漢密爾頓定律,一個人必須與我們有多近的親緣關係,我們才會被迫伸出援手呢?

考慮到動物環境和行為的複雜性以及它們相對緩慢的進化,實際上很難在生物體中證明漢密爾頓定律。

機器人登場。

瑞士的研究人員開發了一群小型滾動機器人,這些機器人配備了感測器和它們自己的“基因程式碼”——一個由33個1和0組成的獨特字串,充當獨立的“神經元”來決定感測器的使用和行為——並被賦予尋找小型“食物”物體並將它們推到指定區域的任務。那些未能收集物體的機器人被研究團隊從“基因庫”中淘汰,而那些成功的機器人可以選擇是為自己收集食物物體還是與另一個機器人分享

“經過數百代,”研究人員總結道,“我們證明漢密爾頓定律始終準確預測利他主義進化所需的最小相關性,”他們在一篇描述結果的新論文中寫道,該論文於5月3日在PLoS Biology上線上發表。研究人員測試的相關性水平包括完全克隆以及數字等同的兄弟姐妹、堂兄弟姐妹和非親屬。

洛桑大學的生物學家兼這項新研究的合著者Laurent Keller在一份準備好的宣告中說:“這項研究非常出色地反映了漢密爾頓定律,解釋了利他基因何時從一代傳遞到下一代,以及何時不傳遞。”

每項測試由500代的八個機器人組成。研究人員解釋說,為了模擬自然界中可能發生的情況,每一代中成功的機器人被“隨機組合並進行交叉和突變……形成下一代”。研究人員指出,儘管最初33個“基因”是隨機分佈的,“但在500代的選擇中,機器人的效能迅速提高”。除了收集食物的敏銳度之外,“利他主義的水平也隨著世代迅速變化”,那些在更緊密“相關”的個體周圍的機器人變得最利他。

研究人員在他們的論文中指出,除了在一個可量化的——如果說是人造的——系統中證明了漢密爾頓定律之外,這項工作還表明,“親緣選擇不需要專門用於編碼利他主義或複雜認知能力的特定基因,因為我們機器人的神經網路僅包含33個神經元。”

洛桑聯邦理工學院的機器人學教授兼這項新研究的合著者Dario Floreano在一份準備好的宣告中說:“我們已經能夠從這項實驗中提取出一種演算法,我們可以用它來進化任何型別機器人中的合作。”任何型別的機器人?這是否意味著是時候逃跑了?

不——如果機器人決定拋棄阿西莫夫機器人三定律中的其他兩條(服從人類和不傷害人類),它們肯定也能在那裡找到我們。“我們正在使用這種利他主義演算法來改進我們飛行機器人的控制系統,我們看到它使它們能夠更有效地協作並更成功地以叢集形式飛行。”

圖片由EPFL/Alain Herzog提供

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