众所周知，当人类移动身体时，人体的大脑会不断提前进行计算以保障人类移动身体时不会撞到障碍物或者绊倒，这是人类拥有身体自我意识的表现形式之一。

2022年7月13日发表在全球机器人权威科学期刊《Science robotics》（科学·机器人学）上的一篇研究论文显示，来自美国哥伦比亚大学的一项研究成功地让机器人对自己的身体产生了视觉上的自我意识，具有自我意识的机器人可以实时建立自我模型，掌握身体的空间位置，并可对其自身进行运动规划和控制，最不可思议的是机器人还会根据自身状况自动纠正自己的行为。那么，今天小编就来跟大家科普一些这方面的知识吧！

研究人员是如何让机器人拥有视觉层面的“自我意识”的？

实验动态演示图

根据论文显示，研究人员在机器人周围安装了五个 RealSense D435i RGB-D 摄像头，机器人的每一侧都有四个摄像头来捕捉侧视图，一台摄像机位于顶部以捕捉自上而下的视图。这样机器人就可以通过将关节的角度和方向等机械运动信息与它们自己的视频图像相关联（例如各种摆动和扭曲等），同时机器人也获得了与它们在五个摄像机中外观相对应的机械运动信息。在经过一定时间的深度学习后，安装在机器人大脑中的神经网络便将现实世界和模拟世界中的数据相结合起来融合成一个机器人形状的“点云”，这个“点云”呈现机器人的形状，当机器人移动时，“点云”也会跟着移动。

3D 自我感知运动规划任务

正如我们人类大脑中有一个地方可以告诉我们身体在空间中的位置和动量一样，“点云”形成的形状反映了机器人的自我模型。当神经网络被认为是机器人的大脑时，机器人生成的“点云”的图像则被认为是对应于机器人视觉的自我意识。

视觉自模型预测

具有视觉自我意识的机器人有哪些特别之处？

机器人拥有视觉自我意识本质上是机器人在其“大脑”中建立的自己的虚拟模型，用以模拟自身的物理能力，从这个层面来理解，机器人与人类和动物一样，拥有自我模型来预测各种运动计划的未来结果，而无需在现实世界中来实际尝试。

3D 自我感知运动规划

哥伦比亚大学的研究人员称：如果机器人能够意识到自己的身体，那么它们将能够做出更好的决定。以自动驾驶汽车上装载的人工智能为例，拥有视觉自我意识的人工智能和没有视觉自我意识的人工智能在预测发生事故的概率上将会有显着差异。

机器人损坏模拟实验

这项研究的最特别之处在于：如果拥有自我意识的机器人发现身体某个部位受损，例如：当机器人外置摄像头获得的身体视觉信息与神经网络“大脑”中绘制的自我模型不一致时，机器人会自我“纠正”并根据自身的实际情况来规划下一步动作。

写在最后：

机器人的自我建模是一种原始的自我意识形式，美国哥伦比亚大学的这项研究制造出了人类历史上第一个可以创建自己的自我建模并实现相应地计划和纠正自己动作的机器人，小编认为在不久的将来人类将能制造出在开放环境中完成多种不确定性任务的新一代机器人。

作者｜田小飞

来源｜郑州市第二届科普征文大赛投稿入选作品

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