新西蘭奧克蘭大學科學家最近設計出一種人造肌肉計算機,其采用最簡單的通用圖靈機設計,只要時間和內存足夠,就能解決任何計算問題,并且也能“思考”。這為開發(fā)智能型仿真假體、能適應環(huán)境變化的柔軟機器人鋪平了道路。相關論文發(fā)表在最近出版的《應用物理快報》上。1936年,阿蘭·圖靈證明,所有材質的計算機都具有相同的基礎邏輯結構。人們熟悉的計算機大多是由硅半導體制成,其他還有用DNA、光等其他非傳統(tǒng)材料制成的計算機。
“據(jù)我們所知,這是首次用人造肌肉來建造計算機?!闭撐淖髡咧?、奧克蘭大學的本杰明·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備中,讓這些設備像有了生命一樣靈活反應。雖然目前我們的計算機還有很多堅硬部分,但本質上是彈性柔軟的,且能與傳統(tǒng)的計算方法相匹敵?!?/p>
人造肌肉計算機仿照斯蒂芬·沃爾弗拉姆的2,3圖靈機結構制成,有一個讀寫頭能閱讀存儲在帶子上的符號,然后根據(jù)該符號和自身狀態(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什么。2,3圖靈機是已知的最簡單通用機型,對人造肌肉材料來說非常理想。理論上只要13條肌肉,就能解決任何計算問題。人造肌肉能通過舒張和收縮,執(zhí)行多種計算過程所涉及的機械運動。比如肌肉把滑動子推到合適位置、編制指令表等。在演示例子中,肌肉舒張時會按下開關通電。目前的人造肌肉計算機很大(約1立方米)也很慢(0.15赫茲),但在測試輸入時,能輸出正確的計算序列。
人造肌肉也能計算和“思考”,通過感知、計算、移動,人造肌肉會讓這些設備適應復雜多變的環(huán)境,就像真正的肌肉那樣靈活反應。奧布賴恩說,比如章魚,它們有極其靈巧的觸手,能以無限自由度操作?!罢卖~解決這一問題是靠遍布手臂的分布式神經元。利用人造肌肉邏輯,將來我們也能讓機器人做到這一點。”
研究人員打算分步驟實現(xiàn)這些目標。奧布賴恩說:“將來我們想把技術微型化,讓它運行更快、更便于攜帶;開發(fā)更持久耐用的材料;實現(xiàn)計算機整體軟化;開發(fā)模擬結構;造出具有內置計算機的軟體機器人控制器?!?/p>