（來源：麻省理工科技評(píng)論）

一套新型 AI 控制系統(tǒng)使軟體機(jī)械臂能夠一次性學(xué)習(xí)豐富的動(dòng)作和任務(wù)庫(kù)，隨后在無需重新訓(xùn)練、不犧牲功能的前提下，即時(shí)適應(yīng)新的場(chǎng)景變化。

這一突破使軟體機(jī)器人在輔助機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人以及可穿戴或醫(yī)療軟體機(jī)器人等真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中，向類人的適應(yīng)能力邁進(jìn)一步，令其變得更智能、更通用、更安全。

這項(xiàng)研究由新加坡－MIT 研究與技術(shù)聯(lián)盟（SMART）旗下的 Mens，Manus and Machina（M3S）跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)。M3S 的名稱源自 MIT 拉丁校訓(xùn)“mens et manus”（即“思維與雙手”），并在此基礎(chǔ)上加入了“machina”（機(jī)器）一詞。項(xiàng)目由新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）的研究人員聯(lián)合主導(dǎo)，合作方包括 MIT 及新加坡南洋理工大學(xué)（NTU Singapore）的研究人員。

普通機(jī)器人通過剛性電機(jī)和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，軟體機(jī)器人則由軟橡膠等柔性材料制成，借助特殊執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，這些執(zhí)行器的作用類似人工肌肉，負(fù)責(zé)產(chǎn)生物理運(yùn)動(dòng)。柔性結(jié)構(gòu)使軟體機(jī)器人在精細(xì)或適應(yīng)性任務(wù)中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但也使其控制面臨長(zhǎng)期挑戰(zhàn)：其形狀會(huì)以難以預(yù)測(cè)的方式變化，而現(xiàn)實(shí)環(huán)境往往復(fù)雜多變、干擾頻發(fā)，即便是條件的細(xì)微改變，例如負(fù)載偏移、一陣風(fēng)或輕微的硬件故障，都可能打亂機(jī)器人的動(dòng)作。

盡管軟體機(jī)器人領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)展，現(xiàn)有方法通常只能實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)行所需三項(xiàng)能力中的一兩項(xiàng)：將一項(xiàng)任務(wù)中習(xí)得的能力遷移至其他任務(wù)、在情況變化時(shí)快速適應(yīng)，以及在調(diào)整動(dòng)作過程中保證機(jī)器人的穩(wěn)定性和安全性。這種適應(yīng)能力和可靠性的不足，始終是軟體機(jī)器人走向?qū)嶋H應(yīng)用的主要障礙。

研究人員在 1 月 6 日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》的開放獲取論文《受神經(jīng)元結(jié)構(gòu)性和可塑性突觸啟發(fā)、可適應(yīng)多種機(jī)械臂、任務(wù)和擾動(dòng)的通用軟體機(jī)器人控制器》中，描述了他們?nèi)绾伍_發(fā)出這套新型 AI 控制系統(tǒng)，使軟體機(jī)器人能夠跨任務(wù)、跨干擾場(chǎng)景進(jìn)行自適應(yīng)。該研究從人類大腦的學(xué)習(xí)與適應(yīng)方式中汲取靈感，建立在基于學(xué)習(xí)的機(jī)器人控制、具身智能、軟體機(jī)器人學(xué)和元學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的大量前期研究之上。

該系統(tǒng)采用兩組互補(bǔ)的“突觸”協(xié)同工作，通過調(diào)節(jié)連接關(guān)系來控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。第一組稱為“結(jié)構(gòu)性突觸”，在離線狀態(tài)下針對(duì)多種基礎(chǔ)動(dòng)作進(jìn)行訓(xùn)練，例如軟體機(jī)械臂的平滑彎曲或伸展，構(gòu)成機(jī)器人的內(nèi)置技能庫(kù)，提供穩(wěn)固可靠的基礎(chǔ)能力。第二組稱為“可塑性突觸”，在機(jī)器人運(yùn)行過程中持續(xù)在線更新，根據(jù)實(shí)時(shí)狀況對(duì)機(jī)械臂行為進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)內(nèi)置的穩(wěn)定性保障機(jī)制如同一道安全閥，確保機(jī)器人在在線自適應(yīng)的過程中，行為始終保持平穩(wěn)可控。

“軟體機(jī)器人在承擔(dān)傳統(tǒng)機(jī)械無法勝任的任務(wù)方面潛力巨大，但真正落地應(yīng)用需要兼具高性能與高可靠性的控制系統(tǒng)。通過將結(jié)構(gòu)性學(xué)習(xí)與實(shí)時(shí)適應(yīng)性相結(jié)合，我們構(gòu)建出一套能夠在不可預(yù)測(cè)環(huán)境中應(yīng)對(duì)軟性材料復(fù)雜性的系統(tǒng)，”M3S 聯(lián)合首席研究員、MIT 計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）主任、論文共同通訊作者，MIT 教授丹妮拉·魯斯（Daniela Rus）表示，“這是邁向未來的一步——在那個(gè)未來中，多功能軟體機(jī)器人能夠在診所、工廠或日常生活場(chǎng)景中，安全、智能地與人類并肩工作。”

“這套新型 AI 控制系統(tǒng)是首批能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人社會(huì)化應(yīng)用所需三項(xiàng)核心能力的通用軟體機(jī)器人控制器之一。它能夠?qū)㈦x線學(xué)習(xí)到的能力遷移至不同任務(wù)，即時(shí)適應(yīng)新條件，并在整個(gè)過程中保持穩(wěn)定——這一切都在同一個(gè)控制框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)，”論文第一作者兼共同通訊作者、副教授唐志強(qiáng)（Zhiqiang Tang）說。他在開展這項(xiàng)研究時(shí)擔(dān)任 M3S 和 NUS 的博士后研究員，現(xiàn)為中國(guó)東南大學(xué)（SEU China）副教授。

該系統(tǒng)支持多種任務(wù)類型，使軟體機(jī)械臂能夠在統(tǒng)一框架下執(zhí)行軌跡跟蹤、物體放置和全身形態(tài)調(diào)節(jié)等任務(wù)，并已在不同軟體機(jī)械臂平臺(tái)上驗(yàn)證了跨平臺(tái)適用性。

系統(tǒng)在兩個(gè)實(shí)體平臺(tái)上完成了測(cè)試與驗(yàn)證，分別為繩索驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)械臂和形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)械臂，取得了顯著成果：在強(qiáng)干擾條件下跟蹤誤差降低 44％ 至 55％；在負(fù)載變化、氣流干擾和執(zhí)行器故障情況下，形態(tài)精度超過 92％；即便在多達(dá)半數(shù)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。

“這項(xiàng)工作重新定義了軟體機(jī)器人領(lǐng)域的可能性邊界。我們將范式從面向特定任務(wù)的調(diào)優(yōu)和能力，轉(zhuǎn)向了真正具備通用性的框架與類人智能。這是一項(xiàng)突破性成果，為可擴(kuò)展、智能化的軟體機(jī)器打開了大門，使其能夠在真實(shí)環(huán)境中運(yùn)行。”論文共同通訊作者、M3S 首席研究員、NUS 工程設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)械工程系教務(wù)長(zhǎng)講席教授、NUS 高級(jí)機(jī)器人中心主任塞西莉亞·拉薩奇（Cecilia Laschi）表示。

這一突破為更具魯棒性的軟體機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展開辟了道路，使其得以在制造、物流、檢測(cè)和醫(yī)療機(jī)器人等領(lǐng)域大展身手，無需頻繁重新編程，從而降低停機(jī)時(shí)間和成本。在醫(yī)療領(lǐng)域，輔助和康復(fù)設(shè)備能夠自動(dòng)根據(jù)患者力量或姿勢(shì)的變化調(diào)整動(dòng)作，可穿戴或醫(yī)療軟體機(jī)器人也能對(duì)個(gè)體需求作出更靈敏的響應(yīng)，提升安全性和治療效果。

研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)拓展至能夠在更高速度和更復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)行的機(jī)器人系統(tǒng)或組件，潛在應(yīng)用方向涵蓋輔助機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)軟體機(jī)械手，并推動(dòng)其融入真實(shí)世界的自主系統(tǒng)。

https://news.mit.edu/2026/neural-blueprint-human-intelligence-in-soft-robots-0219