智能机器人让建筑物动起来，呼吸与环境和谐共生

建筑对人类社会至关重要，但说实话：它们实在是太“笨拙”了。你的墙壁根本不知道你是不是过热，你的窗户无法减轻云彩经过时的刺眼光线，而你的天花板当然不在乎你在不在房间里。

在过去，这也许足够了，但现在不再如此。

研究人员揭示了 群落花园，这是‘活’建筑领域的一项突破。通过将数十个小型、花朵状的机器人连接成一个可以沟通的群体，他们创造了一个表面，表现得更像生物有机体而不是机器。这不仅仅是一个外表；它更像是建筑环境的神经系统。

“群体花园展示了建筑群体如何改变建筑环境，让功能性和创造性应用的类生物建筑成为可能，”研究作者指出。

微型机器人如何变成活的外立面

现代的“智能”建筑通常依赖重型机械部件和一个中央“大脑”。一旦这个大脑出现故障，整个系统就会瘫痪。“群体花园”借鉴了自然的智慧，特别是蚂蚁的做法。

在蚂蚁群体中，没有一个单独的领导者发号施令。相反，成千上万的个体遵循简单的局部规则，来建造复杂的桥梁或寻找食物。研究人员将这种“群体智能”应用于一种叫做SGbots的模块化机器人。

每个SGbot看起来都很简单。它配备了光传感器、接近传感器和一个与邻居沟通的无线电。它用柔性驱动器通过一个环拉动一层薄塑料片，而不是笨重的电机和铰链。当机器人“行动”时，塑料会弯曲和扭动，像花朵一样绽放。它安静、灵活，并且安全。

在真实环境中测试群体

为了测试这个系统，研究人员在一扇办公室窗户上安装了40个SGbots，观察它们如何应对现实世界。

结果非常理想。当下午的阳光照射下来时，机器人感知到热量，并齐心展开遮阳帆，遮蔽了房间。随着太阳的下沉，它们向内收缩，邀请自然光重新进入。没有中央计算机发号施令；每个机器人只是对光线和邻近机器人的动作做出反应。

该系统还证明了其惊人的韧性。当团队故意损坏了一些传感器时，机器人群体没有丝毫停顿。健康的机器人自动进行了补偿，证明该系统足够坚固，能够承受日常生活的磨损。

在第二个实验中，研究人员探索了创造力，而不是 气候调控。他们在一个公共画廊中安装了36个SG机器人，并允许人们与它们互动。在一个场景中，访客用手势触发盛开的动作。在另一个设置中，一位舞者佩戴了一个可穿戴设备，使机器人群体能够模仿她的动作并相应地改变LED颜色。机器人群体不仅仅是被动反应，而是像机器与生物系统之间的互动伙伴。

“该系统创造了一种‘通过协商建立的伙伴关系’，让机器人群体感到‘有生命’，并激发了新的创造性表达形式，”研究作者补充道。

群体花园的应用前景广泛

像群体花园这样的动态外立面，能够在不依赖重型机械系统的情况下，帮助管理阳光、热量和气流。研究人员表示，这样的设计最终能让建筑变得更智能、更高效。

“研究者设想群体花园可以在不同的配置和多样的空间中使用，比如在大型窗户上垂直安装、在中庭空间中水平布置，或者在剧院中作为表演艺术的一个额外表现维度，”研究作者说。

除了建筑，这些原则还可能影响机器人技术、智能材料、互动艺术，甚至是能够在条件变化时自我调整的抗灾结构。

不过，目前该系统仍处于概念验证阶段。塑料薄膜在反复弯曲和展开的过程中会受到压力，因此在长期使用之前，材料需要进行改进。研究人员目前正在探索更耐用和可持续的材料，以及受切纸艺术启发的切割方式，这可能会减少移动薄膜所需的能量。

研究人员补充道：“作为将群体花园融入人类生活空间的一步，我们计划与建筑师合作，评估在不同配置和地点长期部署的可行性。”