墙面秒变艺术馆！一群机器人让你的家每天换新皮肤

别再以为建筑是冰冷的钢筋水泥了！

未来的墙面，可能是一群会呼吸、会思考、甚至能与你共舞的机器人。

近日，机器人领域顶级期刊《Science Robotics》发表了一项突破性研究，首次提出了 “建筑群体智能” 的概念。来自普林斯顿大学等机构的研究团队，成功开发出一个名为【群体花园（Swarm Garden ）】的模块化机器人立面系统。

它不仅能像向日葵一样集体追踪阳光、智能遮阳，还能在展览中与舞者即兴互动，把室内空间变成动态的艺术舞台。

01.

灵感来自自然，超越自然

研究团队发现，大自然其实早就是个建筑大师：植物会自己调整枝叶方向，好晒到更多太阳；蜜蜂会根据蜂巢的需要，灵活分配育儿房和储蜜房；行军蚁甚至能用身体搭成活桥，随时根据车流和人流的变化调整位置。

所有这些，靠的不是中央指挥，而是无数个体在局部简单互动，就能整体上干出很聪明的事。

但反观人类造的房子，图纸画完就定死了，墙是墙，窗是窗，住了几十年都不会变。住户需求变了、天气热了冷了、阳光角度偏了，它都没反应。

于是团队想：能不能让房子也“活”起来？

不是简单安几个自动百叶窗，而是让建筑像群体动物那样，由很多小单元互相配合、自己组织、随时调整。既能遮阳挡光，又能照顾每个人的偏好，甚至还能搞点艺术氛围、调节心情。

他们干了一件很新的事：把“群体智能”从算法世界、从地面小机器人身上，搬到了建筑外立面上。

他们造了一套叫“群体花园”的系统，说白了就是一墙能动的机器人花。每一个机器人模块（称为SGbot）都像花一样开合，结构简单，靠一个很小的动力就能完成复杂的形状变化。

它们之间通过局部通信协调，感知光线、人的动作、邻居的状态，然后集体决定：哪儿该打开透光，哪儿该闭合遮阳，同时还能配合人互动。

群体花园

02.

绽放的机器人：简单驱动，有机形态

每个SGbot的设计充满巧思。它的核心动作是像花朵一样的“绽放” 。驱动方式极其精简：仅用一根螺纹杆牵拉中心固定的圆形薄塑料片，使其屈曲形成花瓣状的截锥体。

这种基于屈曲的单自由度驱动，避免了复杂折纸结构容易卡滞的问题，用最少的机械复杂度实现了柔和、有机的三维形态变化。从完全展平到完全“绽放”约需10秒，背部的LED灯条还能变换颜色，为艺术表达加分。

SGbot 设计

有了这群能感知、会通信、可开合的小机器人，研究团队开始思考：拿它们做什么？

第一个答案很务实：遮阳。

研究者首先将16个SGbot部署在办公室窗户上，测试其自适应遮阳能力。

1.0版本：各自为战

最初，每个机器人仅根据自己背后的光传感器独立调整绽放程度。结果不错，其开合与光照强度高度相关（相关系数达0.98）。但这就像一群没有沟通的行人，无法应对个体故障，也无法考虑屋内人的整体光照偏好。

2.0升级版：群体决策

随后，团队祭出了基于意见动力学的群体智能算法（SG_od模型）。这个算法让每个机器人做决定时，需要参考三个意见：

• 自己的感知：背后感受到的阳光。
• 邻居的意见：周围机器人的感知。
• 整体目标：房间中央传感器测得的实际照度，并与用户设定的理想值（如750勒克斯）比较。

权重会根据故障和光照条件动态调整。哪个传感器出问题，模型就把那一项的贡献压到接近零，剩下的重新归一化。模拟测试中，通信中断、自身传感器失灵、房间传感器故障，系统全扛下来了，整体行为几乎没有走样。

如果说遮阳展现了系统的智商，那么在普林斯顿大学的公开展览上，它则秀出了惊人的情商。

36个SGbot组成的阵列，面对超过100名参观者，运行流畅稳定。它展示了多种交互模式：

• 被动观察：自主呈现光与形态的波浪，吸引观众。
• 主动触碰：参观者用手势即可控制单个机器人的开合，进行局部创作。
• 舞蹈联动：高潮是与专业舞者AJ的即兴表演。

使用可穿戴设备进行即兴舞蹈表演

舞者佩戴一个内置传感器的腕带，其手臂动作会被映射为不同的LED光色指令，触发机器人群体产生特定的颜色传播模式。

舞者AJ描述，这创造了一种新的伙伴关系。她无法完全控制群体，却能与它实时互动、互相影响，形成一种独有的秘密语言。这场表演让她感到完全沉浸，并开拓了舞蹈与科技结合的新边界。

展览收获的热情反馈证实了它的魅力：约95.8%的观众评价积极，“酷”、“互动”、“迷人”为高频词。

Swarm Garden 公开展览及观众情绪结果

Swarm Garden 公众展览会上参观者提供的反馈

03.

未来展望：建筑即伙伴

“群体花园”是一个强有力的概念验证。它预示的未来图景是：

建筑立面将成为巨大的分布式机器人群体，能够集体适应环境，像皮肤一样调节光照、温度、通风；响应人类需求，理解并满足不同居住者的舒适偏好；激发创意与幸福，通过动态美学提升空间体验，成为艺术表达的新媒介。

研究团队接下来奖与建筑师合作进行长期实地部署测试、探索更可持续的材料、开发更多样的人机交互界面，如语音控制。

或许不久后，你工作的玻璃幕墙会在午后自动为你柔化阳光，你家的客厅墙面能随心情变换动态艺术图案。

这项研究不仅为自适应建筑打开了新思路，也为人与机器群体的互动开辟了新场景。当机器人离开地面和桌面，爬上我们的墙壁和天花板，一个真正与环境融为一体的智能时代，正在到来。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.ady7233