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作者 : 小高
性别 : 男
文章主题 : 知识□小小机器可进行自我设计,具有生命的部分特征 人气 : 92
发表时间 :2004/11/9  下午 02:39:50
小小机器可进行自我设计,具有生命的部分特征

  借鉴生物进化的理论来让机器自我设计、拥有智能,这是一项奇特而难以预测的工作。美国的保罗‧赖泽尔是可进化硬件方面的专家。早在3年前,他就和萨塞克斯大学的研究者乔恩‧伯德一道开始利用晶体管通过基因算法制造一个振荡器电路,有几个新电路可以满足设计功能的要求,它们有稳定的输出以及稳定的频率。其中有一个非常奇特,它依靠连在示波器以及线路上的计算器自己接通了一个线路。也就是说,它欺骗了它的设计者,它可以进行自我设计,具有了生命的部分特征。

  「我对此的反应是既感到好笑又感到惊奇。」赖泽尔这样说到,「就像你看到一个孩子用一种创造性的方法解决了一个普通问题,你会发出会心的笑。」

  机器可以自我进化

  利用进化的方式以改进机器的性能并不是什么新鲜事物。自从上世纪60年代起,人工智能的研究者们就利用进化理论动力学解决与金融投资、制造以及生物化学有关的软件问题。

  但将进化过程运用于硬件领域还是一件新生事物。多亏了日新月异的计算器新技术,现在设计者们可以让他们设计的硬件产品自行进化一阵,以便能看到结果。也许会有人质疑电路这种硬件产品的进化方向。但对工程师们来说,这个试验本身已经足够成为21世纪科技的试金石。

  有人认为进化工程只是科技中小小的一步延伸。但也有人认为,这将成为打破软件和硬件创新瓶颈的一次契机。伯德借用了人工智能研究者布朗大学哲学家丹尼尔‧丹尼特的概念说「我将这个进化无线电看做是一个生动的思维试验,它可以形成类似于我们解决问题时的思考模式。」

  无用电路就像阑尾

  杰姆工程公司是一家专门制作天线的厂家,它已经开始采用进化设计为军事单位以及美国国家航空航天局制造天线。该公司的科技负责人德里克‧林登将突然掀起的进化硬件设计热潮归于相关领域的科技进步,他说:「我刚开始做这行的时候,我的模拟只能在一台奔腾Ⅰ的机器上进行。现在,你可以更轻松地简化问题。」

  在进化设计中,简化问题意味着将问题分解成更小、更单一的工作。正如人类的基因可以分解成30亿个基因组,硅电路和导引天线可以解析为成对的数字结构。将这些数字结构随机分成一半,就可以让它们和新的设计,或者是和下一代的设计相结合。尽管结果并不总是尽如人意,但你可以筛除那些不理想的结果。

  洛恩回忆起一段小插曲。他和他的同事们曾经偶然切除了电路中相当大的一块无功用部分。洛恩把它模拟为退化的器官。它就像是人类的阑尾,曾经发挥过一段时期的功能,但后来退化了。

  进化工程学突破传统

  明年,美国国家航空航天局太空科技5号计划将第一次发射一颗装配有进化程序设计的天线的人造卫星。这个天线是在美国国家航空航天局阿莫斯研究中心制造的。这个天线看上去就像一个普通的纸夹子。它的体积不到一立方英吋。它有5个尖锐的拐角和一个缓和的拐角。整个设计只花费了10个小时。它是由35个Linux服务器完成的,人工干预的成分微乎其微。

  阿莫斯研究中心进化系统小组的负责人贾森‧洛恩说:「我们尽可能只给我们的软件输入最少的天线知识,以便让它随心所欲地设计出它认为最合适的天线。」他的这席话道破了传统工程学和进化工程学之间的区别。传统工程师青睐严格而详尽的图纸,他们只是利用计算器来做令人心烦的计算以及试验。但进化设计者却将整个设计过程都交托出去,交给计算机和那些设计产品本身。

  原理仍然不可知

  即使这些可自我进化的设计是在指定规则之下生成的,要对它们的原理进行分析仍然是一件困难的事情。伯德和赖泽尔在他们的振荡器试验研究报告中指出:我们无从得知这些电路是如何工作的。奥妙在于晶体管,如果不用晶体管,那个电路就无法自我接通新线路。

  洛恩发现电子工程界现在分成了两派。一派主张不探究原理。只要你能通过进化过程得到预期的结果,就不必非弄清它的来龙去脉。

  另外一派正相反。他们想知道到底发生了什么,但遗憾的是,研究者对此无能为力。洛恩自己更愿意站在前者的阵营之中,因为这让他感到轻松。他形容他的天线设计为「暗箱艺术」。这使他和那些步19世纪英国经典电动力学奠基人马克斯韦后尘的追随者们拉开了距离,后者更青睐对新现象进行精确、教科书式的解释。

  当然,这并不意味着在这个领域中就不会偶然露出一丝理论发现的曙光,也许某次新发现就让科学家获得解释硬件的自我进化的灵感。

  另外一件有趣的事是研究者们在试验中偶然犯了一个错误。他们用劣质金属线接通了电路。在这种情况下,修复金属线意味着要毁坏大量有价值的电路,证据显示电路已经逐渐适应了恶劣的环境,可进化的电路不想看到那根金属线被修复。进化是很狡猾的,它会利用一切你交给它的东西。


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