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我们对自己身体的认知并不总是正确或现实的，任何运动员或追求时尚的人都知道，但这是我们在社会中的行为方式的一个关键因素。在你打球或穿衣服时，你的大脑不断为运动做准备以便你能在不碰撞、不绊倒、不摔倒的情况下移动身体。
人类在婴儿时期就发展了我们的身体模型，而机器人也开始做同样的事情。Columbia Engineering的一个团队日前透露，他们已经开发出一种机器人，第一次可以从头开始学习整个身体的模型而无需任何人类的帮助。研究人员在最近发表在《Science Robotics》上的一篇论文中解释了他们的机器人是如何为自己建立一个运动学模型的以及它是如何利用这个模型来计划运动、完成目标并在一系列情况下避免障碍物–甚至对其身体的损害也能自动检测和纠正。
这个机器人像婴儿在镜子中探索自己一样观察自己
研究人员将一个机器人手臂放在一个由五个流媒体视频摄像机组成的圆圈内。机器人在自由起伏时通过摄像机观察自己。就像一个婴儿在镜子大厅里第一次探索自己一样，机器人扭动和扭曲以了解它的身体是如何响应各种运动指令而移动的。大约三小时后，机器人停了下来。它的内部深度神经网络已经完成了对机器人的运动动作和它在环境中占据的体积之间关系的学习。
“我们真的很好奇，想看看机器人是如何想象自己的，”机械工程教授兼哥伦比亚大学创意机器实验室主任Hod Lipson说道，“但你不能只是偷看一个神经网络，它是一个黑盒子。”在研究人员挣扎于各种可视化技术之后，自我形象逐渐出现了。“它是一种轻轻闪烁的云，似乎要吞噬机器人的三维身体。随着机器人的移动，闪烁的云彩轻轻地跟着它。机器人的自我模型精确到其工作空间的大约1%，”Lipson说道。
自我建模的机器人将带来更多自力更生的自主系统
机器人在没有工程师协助的情况下进行自我建模的能力是非常重要的，原因很多。它不仅能节省劳动力而且还能让机器人跟上自己的磨损，甚至检测和补偿损坏。研究人员们认为，这种能力非常重要，因为我们需要自主系统更加自力更生。如一个工厂机器人可以检测到某些东西移动不正确并进行补偿或呼叫援助。
“我们人类显然有一个自我的概念，”该研究的论文第一作者Boyuan Chen说道，“闭上眼睛，试着想象一下，如果你要采取一些行动如向前伸展手臂或向后退一步，你自己的身体会如何移动。在我们大脑的某个地方，我们有一个自我的概念，一个自我模型，它告诉我们，我们占据了我们周围环境的什么体积及这个体积如何随着我们的移动而变化。”
机器人的自我意识
这项工作是Lipson数十年来寻求赋予机器人某种形式的自我意识的方法的一部分。”自我建模是自我意识的原始形式。如果一个机器人、动物或人类有一个准确的自我模型，那么它可以在这个世界上更好地发挥作用、可以做出更好的决定并且具有进化优势。”
研究人员意识到，围绕着通过自我意识赋予机器更大的自主权存在着限制、风险和争议。Lipson很快承认，这项研究中所展示的那种自我意识“跟人类相比微不足道，但你必须从某处开始。我们必须慢慢地、小心地走，这样我们就能在收获好处的同时将风险降到最低”。