“大无数机器东说念主琢磨齐将对称性视为与机器东说念主体魄有计划的问题，但咱们以为，更高大的对称性可能体面前机器东说念主能够作念什么的层面上。”这是杜克大学通用实验室主任陈博源锻真金不怕火在开发机器东说念主时所践行的理念。

近日，陈博源指导团队在 Science Robotics 上发表了最新恶果，提议了一种被称为“动态对称性”（Dynamic Symmetry）的遐想理念，并基于此开发了 Argus 球形机器东说念主：一款莫得前后之分、由 20 条模块化伸缩腿从中央中枢向外辐照的机器东说念主，每条腿的结尾齐装有一台录像头。

它能自稳当地形变化，凯旋穿越沙地、草地、碎石和高达 12 厘米的台阶等阻扰物；能向任性标的更正；能负载近 10 斤重的负重；甚而能在模拟月球重力下攀爬墙壁。

图 | Argus 在各式室表里环境中运行（开端：上述论文）

按照“动态各向同性”（Dynamic Isotropy）量化评价法式，刻下发轫进的四足机器狗、东说念主形机器东说念主和传统无东说念主机得分盛大低于 0.6，而 Argus 的得分却高达 0.91，相等靠近完满的表面极限。

但是，在接受采访时，陈博源一再强调，追求极高的动态对称性并非惟一的评价法式，而是向总共这个词机器东说念主学界抛出的一个深层启发。他暗示，刻下的机器东说念主遐想不应堕入盲目效法生物形态的窠臼，而应追想第一性旨趣，去探索事物进化背后的底层逻辑。

“咱们造机器东说念主，是要复刻几百万、上千万种已知的生物，照旧去索求更本质的东西，作念得比大当然更好？”陈博源暗示。他盼愿通过 Argus 这个充满想象力的工程表率启发业界：信得过的通用机器东说念主不应只是是东说念主类数据与形态的复成品，而应被视为一种领有专属形态、能够自主发现寰宇并捏续进化的“新物种”。唯独跳出现存形态的局限，通过软硬件的深度交融，将来的机器东说念主才能信得过胜任那些东说念主类无法作念到、或作念得不够好的极限任务。

超 1，500 次形态模拟

陈博源在哥伦比亚大学攻读博士本领，就曾因开发出能够进行面部表情互动的蓝色机器东说念主“夏娃”而备受颐养。2022 年加入杜克大学后，他同期在机械与材料系、电子与策动机工程系以及策动机科学系任职，并创立了通用机器东说念主实验室。“实验室的观念是作念‘探索型智能体 (Discovery Machines)’——让机器能够不竭发现寰宇的本质、不竭学习和进化。”

刻下主流的通用机器东说念主琢磨，大多寄但愿于打造一个全能的类东说念主本色，并通过海量的东说念主类数据（如第一视角视频、东说念主类示教或可一稔开采数据）进行手段挪动。但在陈博源看来，这两者有着本质的别离。

“东说念主类数据固然可贵，但并不完满。如若咱们但愿机器东说念主去作念东说念主作念不到、作念得不够好、或者零落弥散行家去作念的事情，依靠东说念主类数据就很可能不是惟一的标的。”陈博源指出。

这种从“第一性旨趣”开赴的想考口头，平直促成了他对现存机器东说念主形态遐想的想考。在他看来，传统的机器东说念主遐想多囿于仿生旅途，致使机器的形态与物理结构被过度固化。但是，与受限于躯体的生物不同，机器东说念主透顶具备解放改变形态、驱动口头，限制计谋及机械结构的特有潜能。

因此，动作探索这一标的的其中一步，他们将眼神投向了动态对称性。简短来说，它推测的是机器东说念主在总共方朝上产生最大中心加快度的均匀进度。当这个方针靠近表面极限时，机器东说念主便达到了完满的动态对称 。“这意味着它不再受限于特定的行进标的，无论是前后驾驭照旧任性斜角，齐能独揽自由地发力，信得过完结了从长得对称到动得对称的本质逾越。”这项琢磨的共并吞作、杜克大学第三年博士生刘加勋暗示。

为了推测这种本事，琢磨团队引入了“动态各向同性”这一量化方针。在这个 0 到 1 的评分体系中，面前东说念主类遐想的大无数传统机器东说念主得分齐在 0.6 以下。

为了考证这一表面，琢磨团队遐想并模拟了越过 1，500 种形态，打造了一个名为 Argus 的球形机器东说念主眷属。

跟着腿数从 6 增多到 40，机器东说念主的性能发达与“动态对称性”之间存在着昭彰的方法：6 到 16 腿之间，动态各向同性跟着腿数增多马上进步，过错大幅斥责，任务顺利率显耀提高，能耗下落；16 到 22 腿之间，动态各向同性增长启动出现旯旮收益递减，性能进步放缓，逐渐靠近最优状态；22 腿以上时，动态各向同性险些不再进步，达到表面平台期，评释冗余的机械结构、策动负荷和分量可能会降顽劣效，让限制变复杂。

图 | 具有不同腿数的对称 Argus 变体的动态各向同性（开端：上述论文）

最终落地的是具有 20 条腿的 Argus 物理样机，其动态各向同性得分高达 0.91，接近表面极限。不仅如斯，Argus 的每一条腿底端齐配备了小型深度相机，赋予其 360 度无死角的全向环境感知本事。

“咱们的模拟器最高测试过 40 条腿。但数据标明，在 18 到 22 条腿的区间，性能进步达到了一定的阈值，再往后增多腿数，性能的旯旮收益就启动递减。

同期，咱们在物理样机上必须将电源、策动单位、传感器一辘集成在本色上，完结透顶的无外接线运行。20 条腿是咱们在物理空间、能耗限制和巅峰性能之间找到的最优解。”共并吞作、杜克大学博士后琢磨员夏博熙博士暗示。

为了考证这种近乎完满的“动态对称”遐想究竟能带来多大的上风，琢磨团队在仿真环境和的确的物理寰宇中，凤凰彩票中国官网入口为 Argus 遐想了一系列测试实验。

驱散标明，Argus 能够全向纯真行走，即使只在幽谷试验，草地、砂石、水泥路、湿滑泥地也能零样本通用，包括台阶；即便在行进中遭受硬件故障，被立时讲理掉 1-3 条腿，Argus 也能马上通过调节体魄姿态，持续安闲前行；此外，这台机器东说念主在单侧名义挂载 4.5 公斤的重物时，依然能保捏极高的观念行驶速率；而在模拟月球低重力的空间探伤实验中，它甚而能靠伸出不同标的的腿，在两堵平行的墙壁之间完结轮换撑捏与推举，完成垂直攀爬。

“像滋长新物种一样造机器东说念主”

在“动态各向同性”这一量化方针下，面前大无数机器东说念主，包括发轫进的四足机器东说念主、东说念主形机器东说念主和传统无东说念主机，得分均低于 0.6。而 Argus 的得分高达 0.91，接近表面最大值。

图 | 不同机器东说念主的动态各向同性（开端：上述论文）

如斯悬殊的数据断层，未免让东说念主产生敬爱：这个险些让传统机器东说念主集体“不足格”的新法式，究竟是为 Argus 量身定制的“偏好”，照旧信得过波及了遐想的底层方法？

“动态对称性不是惟一的法式，但它是一个相等有价值且被残酷的科学方针。当然界的形态领导了咱们好多工程和科学学问，但这不虞味着机器东说念主必须局限于这些形态”，刘加勋补充说念，“咱们的评价法式把无东说念主机、四足机器东说念主、东说念主形机器东说念主和绳子驱动机器东说念主放在了并吞个评价体系里。它测量的是机器东说念主在遇到各个标的的突发景象时，产生顿然副作用劲的纯真性。这在高度动态和复杂的环境中是曲常客不雅且高大的上风。”

此外，这种遐想极地面镌汰了机器东说念主从仿真到现实（Sim-to-Real）的畛域。陈博源甘心地回忆说念：“这是我作念机器东说念主十多年来，Sim-to-Real gap 最小的一次，咱们只花了一天不到的本领。因为 Argus 的 20 条腿是透顶动态对称的，咱们只需要把一条腿的系统参数搞了了，剩下 20 条平直复制。固然践诺物理电机之间存在细小互异，但成绩于高度的动态对称性，这些互异被完满消化了。放进现实环境后，它基本上绝不贫穷地就平直职责了。”

这种形态甚而带来了极强的鲁棒性和抗毁本事。在物理实验中，即使立时讲理掉一到三条腿，Argus 也不会像东说念主类或四足机器狗那样坐窝瘫痪。它能马上调节姿态，刻意将体魄转向腿部无缺的一面，诈欺健康的腿选用发力任务，持续安闲前行。

在应用层面，Argus 展现出了极强的场景稳当力。夏博熙先容称，好多东说念主凭直观以为 20 条腿势必耗电，但恰巧相背，成绩于动态对称性，它的能耗很低，且运行杂音也很小。

面前，研发团队如故进行了月球重力实验，为将来的天外探索作念好了准备；同期，它在田野地质勘测、灾害救济等顽劣耗、高门槛任务中雷同极具后劲。

更长远的出路在于微不雅医疗限制：如若将雷同的力学机理当用到纳米或微米级机器东说念主上，它们就能在极其复杂的东说念主体器官、内脏或血管中，以极顽劣耗纯真穿梭实施靶向任务。不仅如斯，该表面框架也有望反哺现存的无东说念主机、机械手遐想，甚而启发学界挖掘出更多尚未被发现的第一性旨趣。

靠近如斯出色的发达，这是否意味着咱们应该改变机器东说念主的遐想标的？

在陈博源看来，东说念主类对机器东说念主遐想的探索其实还相等匮乏。比拟大当然从细胞到动植物那千万种奇妙形态，当下由东说念主形、四足、无东说念主机或机械臂罗列组合而成的硬件库，显得想象力十分受限。刻下大无数机器东说念主研发被“即时效劳”所勒诈——因为从零遐想硬件既慢又难，群众更倾向于在现存形态上缝补缀补。

“造机器东说念主应该像滋长一个新物种。”陈博源强调，这个新物种理当领有属于我方的想考、驱动和供能口头，甚而领有孤独的交互言语。在他看来，Argus 的出身，其核情意思并非要在未来就量产去替代某款居品，而是向总共这个词行业抛出一个启发式的问题：机器东说念主到底是什么？咱们是不是该跳出现存的想维框架，去诞生一套信得过关乎机器东说念主遐想的科学表面？

至于渴望中通用机器东说念主的终极形态，陈博源坦言，阿谁信得过合乎预期的智能体尚未问世。这恰是其实验室坚捏“全栈”探索的初志：突破学科壁垒，交融机械、电子与策动机布景的交叉科研力量，同步演化机器东说念主的“大脑（软件）”与“躯体（硬件）”，去共同寻找将来的谜底。

“但我信服少许，当下绝大无数机器东说念主的出身，并未遵守这种软硬共生的研发旅途。如若探索的旅途本人存在局限，那么由此产出的物理本色，轻率率也不会是咱们最终渴慕的最优解。”陈博源说说念。

参考剖析：

1.Liu， J.， Xia， B.，Chen， B. (2026). Extreme dynamic symmetry enables omnidirectional and multifunctional robots. Science Robotics， 11(114)， eaec1725. https://doi.org/10.1126/scirobotics.aec1725

运营/排版：何晨龙

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