机器人或许有一天会追溯其意识的起源到最近旨在赋予它们反思自身思维能力的实验。
康奈尔大学计算合成实验室的机器人专家霍德·利普森解释说，虽然赋予机器自我意识可能更像是科幻小说而非科学的东西，但这样做有坚实的实际理由。
他说：“当今机器人面临的最大挑战是弄清楚如何适应新情况。” “那里有数百万台机器人，主要在工厂里，如果一切都在正确的时间和地点为它们准备就绪，那么它们在精度、力量、速度以及在危险环境中每周7天、每天24小时重复工作的能力方面都是超人——但是如果一个螺栓脱落，游戏就结束了。”
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利普森补充说，缺乏适应性“是我们家中没有很多机器人的原因，因为家庭比工厂更非结构化”。 “关键是让机器人创建自己的模型，以弄清楚哪些有效，哪些无效，以便进行调整。”
因此，利普森和他的同事开发了一个形状像四足海星的机器人，其大脑或控制器开发了其身体的模型。 研究人员首先让机器人了解它有哪些电机和其他部件，但不知道它们的排列方式，并给它一个移动的指令。 通过反复试验，从其传感器接收每次运动的反馈，该机器使用重复模拟来弄清楚其身体是如何组装在一起的，并自主进化出一种笨拙但有效的运动形式。 然后“我们移除了一条腿”，随着时间的推移，机器人的自我形象发生了变化，并学会了如何在没有它的情况下移动，利普森说。
现在，利普森和现在在圣地亚哥智利大学的胡安·扎加尔没有让机器人对其自身身体建模，而是开发了本质上反思自身想法的机器人。 他们通过在一个机器人中放置两个大脑来实现这种关于思考的思考，或元认知。 一个控制器因追逐在随机圆形图案中移动的蓝色光点并避开红色光点（好像它们是毒药）而获得奖励，而第二个控制器则模拟了第一个控制器的行为以及它是否成功。
那么为什么两个大脑比一个大脑更好呢？ 研究人员改变了规则，以便追逐红点并避开蓝点会获得奖励。 通过反思第一个控制器的行为，第二个控制器可以做出改变以适应失败——例如，它过滤了感官数据，使红点看起来像蓝点，蓝点看起来像红点，利普森说。 这样，机器人只需进行 4 到 10 次物理实验即可适应，而不是使用传统进化机器人技术所需的数千次实验。
佛蒙特大学的计算机科学家乔什·邦加德说：“这可能会导致一种识别危险情况的方法，从这些情况中学习而无需亲身经历——这是机器人技术中一直缺失的东西。” 他是利普森过去的合作者，但没有参与这项研究。
除了思考自身想法的机器人之外，利普森和他的同事还在探索机器人是否可以模拟其他人正在思考什么，心理学家称之为“心理理论”的属性。 例如，该团队让一个机器人观察另一个机器人以不稳定的螺旋方式朝着光线滚动。 随着时间的推移，观察者可以很好地预测另一个机器人的运动，从而知道在哪里为它在地面上设置“陷阱”。 “这基本上是读心术，”利普森说。
“我们的终极目标是赋予机器与人类相同的自我意识能力，”利普森说。 “这项研究也可能从一个新的角度——它是如何运作的，为什么以及如何发展——为我们非常困难的自我意识主题提供新的启示。”
他们为具有自我意识的机器测试的一个潜在应用是使用模型桥梁，该桥梁配备传感器，持续监控其框架上的振动，以开发其“身体”的自我形象。 “在模拟中，我们已经表明，它可以比传统的土木工程方法更早地识别出薄弱的接头，”利普森说。 “桥梁不会突然有一天醒来说你好，但在原始意义上，你可以说它具有自我形象，足以在出现问题时亮起红灯。”
这项研究的关键问题是它实际上能走多远。 “这些是非常简单的机器人，可能只有八个或十几个活动部件，因此相对容易构建所有事物的模型。 但是如果你扩大规模，它还能很好地建立自我模型吗？” 邦加德问道。 “这个问题也延伸到观察人类或其他复杂事物的社交机器人。 可扩展性问题是目前研究正在考察的问题。”
有趣的是，这项研究还揭示了机器人可能患上哪些精神疾病。 例如，开发出身形图像的海星状机器人“自发地患上了‘幻肢’综合症，认为它有手臂和腿，但实际上没有”，利普森说。 “随着机器人变得越来越复杂并自我进化，我们可能会看到我们[人类]可能患有的同类疾病出现在机器中。”
利普森于 2 月 19 日在华盛顿特区举行的美国科学促进会年会上详细介绍了他的团队的研究。