十个以上的机器人同时在白纸上作画，会产生怎样的作品?上周，来自佐治亚理工学院的研究团队实现了这一幕。

十二台同样规格、同样大小的机器人在画布上有条不紊地涂抹五种颜色，最终绘制出渐变色彩的画作：从黄色、橙色到粉色，再到青色和蓝色——尽管机器人的笔画略显抽象，但不难看出这是一幅夕阳风景画。

这些机器人之所以能完整地绘制出一幅作品，与它们的灵活应变、以及彼此间的协同控制有密切关联。但在实际应用中，通过集群控制实现多机协同，还面临着一系列挑战。

一群“电子艺术家”

论文第一作者、佐治亚理工学院机器人与智能机器研究所的玛利亚·桑托斯(María Santos)与同事在《机器人与人工智能前沿》(Frontiers in Robotics and AI)上详细介绍了这些绘画机器人的任务范围。

研究中，桑托斯等人设计了一套控制系统，实际操作时，研究者无需给每一个机器人各发送一遍指令，带有协作功能的十余个机器人能在指定区域涂抹颜色。不过实验中机器人绘出的“颜色”并不是来自现实世界的涂料，而是高架投影仪将其在画布上的运动轨迹可视化的结果。

机器人之间可通过无线通信联络，每个单独的机器人可以识别自己在画布中所处的位置，并知晓其与周边机器人的相对位置关系。

按照研究者的设计系统，指挥者告知在画布的某一区域需要涂抹何种颜色、颜色的深浅程度后，机器人就会按指令行进，以不同速度、角度在画布上直进、拐弯、回头或绕圈，机器人的运动轨迹随时间推移而累积，最终完成上色任务。

这套系统还可实现人与机器人群体的互动。机器人可根据下达指令的变化，切换不同喷涂颜色。每种机器人可携带一种或多种颜色，若机器人本身携带的颜色与指令不符，它会与画布上的其他机器人合作，共同调配出最大程度与指令相近的颜色，

但这些机器人并非不止不休地在画布上涂抹，除了适应指令切换，机器人还会根据自身绘画能力做调整，甚至知道何时“休息”，比如当多台机器人在画布不同区域同时按近似轨迹运动时，若设计者发出的指令中不包括黄色，那么携带黄色的机器人则会停止行进，不再继续涂抹颜色。

群体控制对交互要求更高

机器人能完成抽象的画作，意味着其在场景中遇到的不确定性增加，其适应能力要达到更高标准。

“机器人的群体控制不仅包括发出指令的主控信号，机器人个体也要有一定环境感知能力，包括个体空间位置感知、周围环境状态认知。”中国科学院自动化研究所(下称自动化所)惠州中科先进制造研究中心副研究员郑碎武告诉《中国科学报》，越需要机器人个体对环境的感知和局部交互能力，机器人能协作涂色、绘画属于在特定应用场景中群体任务，运动轨迹生成、复杂色调制等都涉及到个体之间的交互。

在实际生活中，机器人批量同时完成任务已有应用。如京东、亚马逊等公司在仓储物流中利用多个机器人完成分拣和运输。

“中央调度负责总体指挥，机器人本身也要有一定智慧”，珞石机器人联合创始人韩峰涛在采访中表示，在此类场景中，中央调度端负责总体协调，向各个机器人发送指令，而机器人个体的移动轨迹由其自行决定。

但在物流仓储等场景中，机器人的任务、活动轨迹相对固定，活动范围内的未知因素相对较少，更多的还是靠中央调度下发指令，机器人接收指令、不断完成分拣任务也在相对独立的条件下进行。

“现阶段普遍可以实现集中控制，但集群之间的控制还有很多问题要解决。”若联科技创始人金洁告诉《中国科学报》，目前集群组网有两种方式：中央集中式控制和无线网格网络(Mesh)自组网。前者更常见，但个体的行进距离受限，后者虽距离范围更大，但若想真正落地应用，还需要有可靠的通信网络，确保其更稳定且时延更低。

“架构在集群上端调度规划、分派给单体机器，需要形成实时通信，要知道目标物和障碍物的位置，系统复杂度会更高。”金洁表示，如果没有距离覆盖范围较大的可靠通信，对组网发展、任务调度和规划来说都是空谈。

与AI结合尚待时日

更全面的机器人群体智能控制，“可能任务导向不会太强，机器人之间的交互程度更高”。郑碎武表示，机器人协作绘画类似于机器人踢足球，最终目标是把球踢进球门，机器人个体间的协作和调配涉及共同决策。

采访中，有专家表示，控制机器人协同作画之类的任务，可能大多都不涉及人工智能。目前来看，要将机器人群体控制与人工智能相结合，还有很长的一段路要走。

在金洁看来，自动控制和人工智能在某些方面能够融合，比如障碍物感知、无人机的降落地点选取，“但两者间还是会有一些边界，比如控制系统，因为自动控制相对更确定，人工智能还是有概率问题”。

“如果要在群体控制中引入人工智能、形成群体智能决策，机器人个体首先要有初级人工智能。”在郑碎武看来，目前人工智能、深度学习的应用场景仍多见于大数据领域，如人脸图像识别或语音识别识别，自主智能训练、完善算法都需要大量数据。

这之中，机器人要将在不同场景中的行为变成数据模式，输入AI模型中，积累到一定程度、具备一些自主能力后，可以面对未知指令生成正确决策。“如果这种行为达到了，再去让机器人群体完成复杂智能任务，还是可以实现的。但机器人个体必须要一些基本的、初步的AI能力。”郑碎武表示。

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