智能建筑工人時代來臨？

文│沈浩浩

智能建筑工人時代來臨？

文│沈浩浩

有機器人吸塵器和掃地機器人幫助我們整理房屋，那么為什么不是機器人幫我們建造房子？在這點上，目前已有突破。

對于很多人來說，白蟻就是毀滅的同義詞。只要一有機會，房子的主人一轉(zhuǎn)身，房子就會被吃掉。但是昆蟲學家有不同的看法。他們更可能對這種蟲子的建設能力滔滔不絕。

白蟻的堆可以高達向著天空三米，這對身長只有幾毫米的生物來說算是巨大成就了。而且這些堆并不僅僅是一堆土。他們有巧妙的空調(diào)系統(tǒng)，利用對流來保持涼爽；某些甚至調(diào)整成南北向，來避免午日陽光的炙烤。白蟻同時還建造聯(lián)通土堆和外界的避難通道，用以在覓食的時候保證安全。

當然，個體白蟻太笨了，理解不了諸如對流和太陽輻射同類這類東西。相反的，進化時幾條簡單的法則編碼進了他們的神經(jīng)系統(tǒng)里，受信息素（一種發(fā)射信號的化學物質(zhì)）的約束，這些法則引導他們打造他們的土堆，這種行為聯(lián)合起來制造復雜的成果，是層創(chuàng)進化的典型案例。

層創(chuàng)進化是一種在20世紀初為擺脫生機論和機械論的論證而從科學和哲學角度提出的理論。生態(tài)學家威廉·莫頓·惠勒和沃德阿利后來從社會的角度下了定義，即：自然界中的社會協(xié)作模式發(fā)展到高層次上的一種自發(fā)現(xiàn)象。

現(xiàn)在人類的設計者也對層創(chuàng)進化越發(fā)感興趣。在一份剛剛發(fā)表在《科學》上的論文中，賈斯汀·魏飛爾（Justin Werfel）和他在哈佛的團隊認為，由白蟻啟發(fā)而來的機器人可以通過把標準大小的磁性磚頭結(jié)合起來的方式造東西。他們的人類控制者要做的就是給它們編幾條適當?shù)囊?guī)定然后讓他們自己動手干。

讓魏飛爾博士的機器人與眾不同的是，與其設置一個電腦程序形式的控制系統(tǒng)，安坐中央，告訴其余每個機器人該做什么，控制被分給了整個系統(tǒng)的部件們，它們互相間不能聯(lián)系。機器人則是小小的輪式裝置，不需要看到大局。

在白蟻的事例里，大局由自然選擇提供。歷經(jīng)百萬年，自然選擇精煉出了每個白蟻需要遵守的規(guī)則。在魏飛爾博士的機器人那里，一位人類的設計師制定他想要的結(jié)果，在一個由團隊開發(fā)的程序的幫助下，產(chǎn)生會引導他們建設的規(guī)則，然后每個機器人如是編程。剩下的工作就是告訴機器人從哪開建。

機器人用這塊初始的磚頭來跟蹤動向。它們接受的規(guī)則有一系列的動作組成，被允許在一個在他們小小腦子中源于磚頭的三維網(wǎng)格的任意一點執(zhí)行這些動作。這些動作包括“前進”、“后退”、“放一塊磚”、“爬上一塊磚”和“從一塊磚上下來”。如果一臺機器人發(fā)現(xiàn)不能完成一個特定的動作（通常是由于其他人放磚擋住了道路），它會繼續(xù)找其他的事情干，直到最終想要的目標達成。

當然，這也有局限性。比如，機器人只能為建筑物添磚加瓦，不能移除他們。所以，雖然這個系統(tǒng)足夠聰明，讓它們建造樓梯通向高層，這些梯子會最終成為建筑的一部分。換句話說，機器人不能對付臨時支架的概念。根據(jù)魏飛爾博士，這不過僅僅是由于它們的物理局限，因為它們很難抬走一塊已然放置的磚頭。缺乏腳手架并不是作為系統(tǒng)基礎的數(shù)學算法的概念性局限。

看起來，魏飛爾博士的機器人僅僅能建造金字塔式的這種早期人類建筑師搞定的東西。但是他希望，就像人類，他的機器人建筑小分隊能做得更好，把空間和騎樓包含進他們的建設中。

實際上，機器人建筑小分隊并不是新事物。去年賓夕法尼亞大學的研究者們已然展示了一個利用遠程遙控的飛行機器人蓋房子的系統(tǒng)。現(xiàn)在還有一款電子產(chǎn)品能夠從頭開始快速的建造一套房子，這臺機器人就可以在僅僅一天內(nèi)建造一套232平方米的房屋。

南加州大學的教授B e h r o k h Khoshnevis設計了這部號稱可以取代建筑工人的巨型機器人。Khoshnevis教授說，該技術被稱為輪廓工藝Contour Crafting，它“基本上是把3D打印的規(guī)模向上擴展到建筑物的規(guī)模?！?/p>

Contour Crafting系統(tǒng)是一種機器人，可以使通常使用的手工工具自動化。這些都是依靠生成三維目標的機器式起重架。堅固的墻體在建造一層一層混凝土時使用了自動加固，而管道和電氣在建設過程中也加入了該系統(tǒng)。這項技術的性質(zhì)意味著它將有可能創(chuàng)造弧形墻壁和建筑，既“異國”又“美麗”。

目前， Khoshevis博士和他在南加州大學的團隊，決定投入美金150萬元開發(fā)建筑工機器人，預計今年四月進行測試。由于建材只包含水泥及石膏，除了讓室內(nèi)裝潢師還有口飯吃，更能在簡化工程的同時，容許較復雜的建筑設計和降低成本（約原來的1/5）。Khoshnevis教授稱，這種輪廓工藝可以削減房屋成本，從而使數(shù)百萬流離失所者能擁有自己的房屋。

此外，我們還得知，今年年初由拉夫堡大學開發(fā)的建筑工機器人，則須花費一個禮拜的時間完成一棟建筑物，但屋內(nèi)的水電配置及空調(diào)系統(tǒng)皆包含在工程內(nèi)。