机器人学的“范式转移”：超材料正重新定义“智能”，让本能先于思考-A³·爱力方

当波士顿动力的Atlas人形机器人，用一个后空翻惊艳世界时，它所展示的，是其“中央大脑”极致的计算能力。

然而，一场静默的革命，正试图在一定程度上，绕过这个“中央大脑”，为机器的身体，赋予类似生物的“反射弧”。

其核心，是让机器人的身体本身，就能看、能感知、能做出本能的反应。

近日，权威科学期刊《Science Robotics》上的一份综述性论文指出，一种名为“机械超材料”（Mechanical Metamaterials）的技术，正试图将这种智慧，直接赋予机器人的物理躯体。

它的目标，堪称颠覆：让机器人的智能，从复杂的芯片与代码中，下沉到其身体的每一寸物理结构之中。

要理解这场革命为何必要，首先需要审视当前机器人的根本性痛点。

无论是工厂里的机械臂，还是公园里展示舞技的人形机器人，它们大多遵循着经典的“大脑+身体”模式：一个中央处理器（CPU）作为“大脑”，负责所有的思考、规划与决策；电机、齿轮和传感器作为“身体”部件，通过错综复杂的线缆，接收指令并反馈信息。

这套系统，成熟、可靠，但其瓶颈也极为明显：

这，就如同一个内力深厚、四肢强壮的武功高手，其全身的神经传导系统，却极为缓慢且单一。

如何破解这一困境？

答案，就是“超材料”。

超材料，并非某种特定的神奇物质。它更应该被理解为一种“可被结构编程的智能物质”。其非凡的能力，并非来自于其材质本身，而是来自于其在微观尺度上，被精心设计的、复杂而精密的几何结构。

这，就像是在为物理世界编写“代码”，让机器人的身体，能够直接“读取”并“执行”复杂的机械指令。

论文中，科学家们将超材料的设计原则，归纳为三大“法宝”：

法宝一：力学启发式架构，打造机器人的“智能骨骼”。
通过仿生晶格结构，实现极致的轻量化与高强度；通过拉胀结构（一种在受压时会横向膨胀的特殊结构），获得违反直觉的形变模式，以更好地适应环境；通过“突跳不稳定性”结构，来储存并瞬间释放能量，从而实现高速、高爆发力的动作。

法宝二：可重构结构，打造机器人的“变形金刚”之躯。
借鉴古老的折纸（Origami）、剪纸（Kirigami）艺术，超材料可以实现极其复杂的、从二维平面到三维形态的变换。这让机器人，能够像“变形金ึง刚”一样，动态地重构其身体形态，以应对多变的环境。

法宝三：材料驱动功能，打造机器人的“敏感神经”与“人工肌肉”。
这是最具颠覆性的一步：让机器人的身体本身，就能够感知世界，并直接做出反应。通过将热响应、光响应、电敏感、磁控等多种智能材料，与超材料的微观结构相结合，机器人的躯体，本身就成为了一个“敏感神经”与“人工肌肉”的复合体。

这，正在从根本上，打破传统机器人“大脑”与“身体”之间，那道清晰而僵硬的界限。

尽管前景广阔，但超材料机器人的设计与建模，仍然面临着巨大的挑战。

破局的关键，在于将人工智能（AI）的创造性，与高保真的物理仿真的严谨性，进行深度的融合。

AI，正在从三个方面，加速超材料机器人的诞生：

论文为我们描绘了超材料机器人的终极愿景：具身智能，与可重构物质的深度融合。

在个体层面，未来的机器人将更像一个生物体。它或许仍会拥有一个中央处理单元，但更多的感知、反应和简单决策功能，将由分布在其全身的、由超材料构成的本体来完成。

在群体层面，超材料将催生出真正的“变形金刚”集群。成千上万个微小的超材料机器人单元，将能够根据任务的需要，自主地结合、解散、再重组。

超材料机器人技术，正在从根本上，模糊材料与机器、身体与大脑之间的界限。

它以一种极为有力的方式，向我们揭示了一个深刻的道理：

智能，不一定非要被“计算”出来。

它，也可以被“结构”出来，被材料本身所“表达”出来。

一场关于机器人身体的、静默的革命，已经拉开了序幕。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adx1519