开创性的人工智能 (AI) 在几十秒钟内就令人震惊地完成了功能性步行机器人的设计，展示了与大自然数十亿年的旅程形成鲜明对比的快速进化。
这种人工智能在一台普通的个人计算机上运行，从头开始构建完全创新的结构，这与其他依赖海量数据和高性能计算的人工智能模型不同。这个机器人从一个简单的“设计一个步行器”提示中出现，从一个不能移动的块进化成一个奇怪的、多孔的、三足的实体，能够缓慢、稳定地运动。
这种人工智能设计的有机体不仅仅代表机械成就，它可能标志着一种示范转变，为从搜索救援到医疗纳米技术等领域的设计、创新和潜在应用提供新颖、不受约束的视角。
快速设计：人工智能创建了一个功能性步行机器人，在一台基本笔记本电脑上仅用了 26 秒就将其设计从静态块发展为移动实体，展示了机器人设计和进化的前所未有的速度。
创新结构：与倾向于模仿现有设计的传统人工智能不同，该系统制作了一个全新的、形状奇特的、有效的机器人，具有三条腿和多孔的身体，揭示了没有人类设计偏见的解决方案。
实际和未来应用：此类人工智能驱动设计的影响和应用是巨大的，涵盖了未来各个领域的潜在发展，例如能够在废墟中导航以定位幸存者的危机响应机器人，或旨在穿越人体进行医疗诊断和治疗的纳米机器人。
由西北大学研究人员领导的团队开发了迄今为止第一个人工智能（AI），可以从头开始智能设计机器人。
为了测试新的人工智能，研究人员给系统一个简单的提示：设计一个可以在平坦表面上行走的机器人。虽然大自然花了数十亿年的时间才进化出第一个行走的物种，但新算法将进化压缩到闪电般的速度——在短短几十秒钟内设计出一个成功的行走机器人。
但人工智能程序不仅速度快。它还可以在轻型个人计算机上运行，并从头开始设计全新的结构。这与其他人工智能系统形成鲜明对比，其他人工智能系统通常需要耗能的超级计算机和庞大的数据集。即使在处理了所有这些数据之后，这些系统仍然受到人类创造力的限制——只能模仿人类过去的作品，而没有产生新想法的能力。
领导这项工作的美国西北大学的 Sam Kriegman 说：“我们发现了一种非常快速的人工智能驱动的设计算法，它可以绕过进化的交通拥堵，而不会依赖人类设计师的偏见。
我们告诉人工智能，我们想要一个可以穿越陆地的机器人。然后我们只需按下一个按钮就可以了！它在眨眼间就生成了一个机器人的蓝图，它看起来与地球上行走过的任何动物都截然不同。这个过程被称为‘即时进化’。”
克里格曼是西北大学麦考密克工程学院计算机科学、机械工程以及化学和生物工程的助理教授，也是该学院机器人和生物系统中心的成员。他和其他研究人员马修斯安以及麻省理工学院的德鲁·斯皮尔伯格、佛蒙特大学的丹妮拉·罗斯、乔什·邦加德等人密切合作了多年，才做出了这些突破性的发现。
2020 年初，克里格曼因开发 Xenobots（第一个完全由生物细胞制成的活机器人）而引起了媒体的广泛关注。现在，克里格曼和他的团队将他们的新人工智能视为探索人工生命潜力的下一步进展。这个机器人本身并不起眼——又小又软，而且形状怪异。目前，它是由无机材料制成的。但克里格曼表示，这代表了人工智能设计工具新时代的第一步，这些工具就像动物一样，可以直接作用于世界。
当人们看到这个机器人时，人们可能会觉得只是看到一个无用的小玩意，而这些科学家却发现到是一个全新有机体的诞生。
虽然人工智能程序可以根据任何提示启动，但克里格曼和他的团队从一个简单的请求开始，设计一个能够在陆地上行走的物理机器。这就是研究人员的输入结束并由人工智能接管的地方。
计算机从一块肥皂大小的块开始。它可以摇晃，但绝对不能行走。AI 知道自己尚未达到目标，因此迅速迭代了设计。在每次迭代中，人工智能都会评估其设计，识别缺陷并削减模拟块以更新其结构。
新的人工智能算法将数十亿年的进化压缩为几十秒钟（图片来源：神经科学新闻）
最终，模拟机器人可以原地弹跳，然后向前跳跃，然后拖着脚步。最终，经过九次尝试，它生成了一个每秒可以行走其身体长度一半的机器人——大约是人类平均步幅速度的一半。
整个设计过程——从零运动的无形块到完整的行走机器人——在笔记本电脑上只花了 26 秒。
现在，随着人工智能实时生成越来越好的机器人身体，任何人都可以观看进化过程。
进化机器人以前需要在超级计算机上进行数周的试验和错误，当然，在任何动物能够在我们的世界上奔跑、游泳或飞行之前，都需要进行数十亿年的试验和错误。这是因为进化没有远见。它无法预见未来，无法知道特定的突变是有益的还是灾难性的。我们找到了一种方法来消除这种蒙蔽，从而将数十亿年的进化压缩为瞬间。
令人惊讶的是，人工智能独自想出了与自然相同的行走解决方案：腿。但与自然界绝对对称的设计不同，人工智能采取了不同的方法。由此产生的机器人有三条腿，背部有鳍，面部平坦，上面布满了洞。
有趣的是，因为研究人员还没有告诉人工智能机器人应该有腿，但是它却能发现腿是在陆地上移动的好方法。事实上，腿式运动是陆地运动最有效的形式。
为了看看模拟机器人是否可以在现实生活中工作，克里格曼和他的团队使用人工智能设计的机器人作为蓝图。首先，他们 3D 打印了机器人身体周围负空间的模具。然后，他们将液体硅橡胶填充到模具中，并使其固化几个小时。当团队将固化的硅胶从模具中取出时，它变得又软又柔韧。
现在，是时候看看机器人的模拟行为（行走）是否保留在物理世界中。研究人员将橡胶机器人的身体充满空气，使其三只腿膨胀。当空气从机器人体内排出时，腿就会收缩。通过不断地将空气泵入机器人，它会反复膨胀然后收缩，从而导致缓慢但稳定的运动。
虽然腿的进化是有道理的，但这些洞却是一个奇怪的补充。人工智能在机器人的身体上看似随机的地方打了洞。克里格曼假设多孔性可以减轻重量并增加灵活性，使机器人能够弯曲腿部行走。
研究人员不太清楚这些洞的作用，但知道它们很重要，因为当他们把这些洞孔取消掉时，机器人要么不能再走路，要么连走路也不能走了。
总的来说，克里格曼对机器人的设计感到惊讶和着迷，他指出大多数人类设计的机器人要么看起来像人类，要么像狗，要么像冰球。
克里格曼说，当人类设计机器人时，我们倾向于将它们设计得看起来像熟悉的物体，但人工智能可以创造人类从未考虑过的新可能性和新前进道路。它可以帮助我们以不同的方式思考和梦想。这可能会帮助我们解决我们面临的一些最困难的问题。”
尽管人工智能的第一个机器人只能向前移动，但克里格曼想象了一个由同一程序设计的工具的可能性世界。
有一天，类似的机器人可能能够在倒塌建筑物的废墟中导航，遵循热和振动信号来搜索被困的人和动物，或者它们可能会穿越下水道系统来诊断问题、疏通管道和修复损坏。
人工智能还可能设计出纳米机器人，进入人体并引导血液流动，以疏通动脉、诊断疾病或杀死癌细胞。
人们使用这些新工具和疗法的唯一障碍是我们不知道如何设计它们，现在幸运的是，人工智能有它的解决方法。
