組織化的渾沌讓機器人繼續發展
Organized chaos gets robots going
http://www.physorg.com/news182957235.html
http://www.mpg.de/english/illustrationsDocumentation/documentation/pressReleases/2010/pressRelease201001122/index.html
January 17, 2010
即使是最簡單的昆蟲都能以牠們的六隻腳，產生非常不一樣的運動模式。動物使用各種步
態（gaits），端看牠們爬上坡或爬下坡；緩慢或快速。來自（德國） Gottingen 的科學
家們現在開發出一種行走機器人，能自由地在不同的步態之間切換。其解決方法的成功之
處在於它的簡單明瞭：一個小型且簡單的網路只要幾個連結就能夠創造出非常不一樣的運
動模式（patterns）。為達此目的，該機器人使用某種機制來進行「渾沌控制（chaos
control）」。
在人類與動物中，週期性的循環運動例如行走或呼吸是由小型神經迴路所控制，那稱為「
中樞模式產生器（central pattern generators，CPG）」。科學家在開發行走機械時，
已使用這種原理。迄今，一般來說，對於每種步態均需要一個分離的 CPG。機器人經由數
個感應器接收關於其環境的資訊 -- 關於其前方是否有障礙，或著它是否爬上斜坡。根據
這些資訊，它選擇 CPG 來控制適合各自環境的步態。
由 Gottingen 科學家所開發的機器人現在設法僅用一個 CPG 來完成相同任務，那能產生
完全不一樣的步態且能以一種有彈性的方式在這些步態間切換。此 CPG 是種由二種電路
元件所組成的微小網路。其運作祕密在於所謂的「混沌控制」。若未受控制，則 CPG 產
生某種渾沌活動模式。然而，這種活動性能輕易地受感應器（能輸入決定步態的週期性模
式）所控制。端賴輸入訊號的感應器，不同的模式 -- 以及不同的步態 -- 也因而產生。
感應器屬性與 CPG 之間的連結能夠是已程式化的，或著由機器人從經驗中學到。科學家
們使用一個關鍵例子來說明這如何運作：機器人能自主地學會僅可能以最少的能量輸入走
上斜坡。一旦機器人走上斜坡，一個感應器便顯示，能量消耗太高了。因此感應器與
CPG 之控制輸入間的連結便會改變，直到所找到的步伐能使機器人耗用最少能量。一旦
正確的連結建立後，機器人學到了斜坡與步態間的關係。當它第二次試圖爬上斜坡時，它
將立即採用適當的步態。
在未來，機器人也將配備記憶裝置，即使當感覺輸入不再續存後，它也能夠完成動作。例
如，為了要走過障礙，機器人的六隻腳都得要跨出一大步。"目前，機器人還不能應付這
種任務 -- 一旦障礙在視線之外，它便不知該使用何種步態，" Marc Timme 說，Max
Planck Institute for Dynamics and Self-Organization 的科學家。"一旦機器人配備
馬達記憶（motor memory），它將能夠利用先見之明並計畫其運動。"
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原始網址：
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感覺挺玄的 XD
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