智能建筑工人時(shí)代來臨？

文│沈浩浩

智能建筑工人時(shí)代來臨？

文│沈浩浩

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

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

白蟻的堆可以高達(dá)向著天空三米，這對(duì)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(duì)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(shí)還建造聯(lián)通土堆和外界的避難通道，用以在覓食的時(shí)候保證安全。

當(dāng)然，個(gè)體白蟻太笨了，理解不了諸如對(duì)流和太陽輻射同類這類東西。相反的，進(jìn)化時(shí)幾條簡單的法則編碼進(jìn)了他們的神經(jīng)系統(tǒng)里，受信息素（一種發(fā)射信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)）的約束，這些法則引導(dǎo)他們打造他們的土堆，這種行為聯(lián)合起來制造復(fù)雜的成果，是層創(chuàng)進(jìn)化的典型案例。

層創(chuàng)進(jìn)化是一種在20世紀(jì)初為擺脫生機(jī)論和機(jī)械論的論證而從科學(xué)和哲學(xué)角度提出的理論。生態(tài)學(xué)家威廉·莫頓·惠勒和沃德阿利后來從社會(huì)的角度下了定義，即：自然界中的社會(huì)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(shè)計(jì)者也對(duì)層創(chuàng)進(jìn)化越發(fā)感興趣。在一份剛剛發(fā)表在《科學(xué)》上的論文中，賈斯汀·魏飛爾（Justin Werfel）和他在哈佛的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，由白蟻啟發(fā)而來的機(jī)器人可以通過把標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)?shù)囊?guī)定然后讓他們自己動(dòng)手干。

讓魏飛爾博士的機(jī)器人與眾不同的是，與其設(shè)置一個(gè)電腦程序形式的控制系統(tǒng)，安坐中央，告訴其余每個(gè)機(jī)器人該做什么，控制被分給了整個(gè)系統(tǒng)的部件們，它們互相間不能聯(lián)系。機(jī)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(gè)白蟻需要遵守的規(guī)則。在魏飛爾博士的機(jī)器人那里，一位人類的設(shè)計(jì)師制定他想要的結(jié)果，在一個(gè)由團(tuán)隊(duì)開發(fā)的程序的幫助下，產(chǎn)生會(huì)引導(dǎo)他們建設(shè)的規(guī)則，然后每個(gè)機(jī)器人如是編程。剩下的工作就是告訴機(jī)器人從哪開建。

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

當(dāng)然，這也有局限性。比如，機(jī)器人只能為建筑物添磚加瓦，不能移除他們。所以，雖然這個(gè)系統(tǒng)足夠聰明，讓它們建造樓梯通向高層，這些梯子會(huì)最終成為建筑的一部分。換句話說，機(jī)器人不能對(duì)付臨時(shí)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?yàn)樗鼈兒茈y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(chǔ)的數(shù)學(xué)算法的概念性局限。

看起來，魏飛爾博士的機(jī)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(jī)器人建筑小分隊(duì)能做得更好，把空間和騎樓包含進(jìn)他們的建設(shè)中。

實(shí)際上，機(jī)器人建筑小分隊(duì)并不是新事物。去年賓夕法尼亞大學(xué)的研究者們已然展示了一個(gè)利用遠(yuǎn)程遙控的飛行機(jī)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(tái)機(jī)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(xué)的教授B e h r o k h Khoshnevis設(shè)計(jì)了這部號(hào)稱可以取代建筑工人的巨型機(jī)器人。Khoshnevis教授說，該技術(shù)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(kuò)展到建筑物的規(guī)模。”

Contour Crafting系統(tǒng)是一種機(jī)器人，可以使通常使用的手工工具自動(dòng)化。這些都是依靠生成三維目標(biāo)的機(jī)器式起重架。堅(jiān)固的墻體在建造一層一層混凝土?xí)r使用了自動(dòng)加固，而管道和電氣在建設(shè)過程中也加入了該系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)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(xué)的團(tuán)隊(duì)，決定投入美金150萬元開發(fā)建筑工機(jī)器人，預(yù)計(jì)今年四月進(jìn)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(shí)，容許較復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)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(xué)開發(fā)的建筑工機(jī)器人，則須花費(fèi)一個(gè)禮拜的時(shí)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)。