對于微型游泳機(jī)器人來說，被流體顆粒打擊可能是一個問題

機(jī)器學(xué)習(xí)可以幫助微型機(jī)器人游刃有余，并達(dá)到目標(biāo)，而不會因在旅途中遇到的粒子的隨機(jī)運(yùn)動而被擊中目標(biāo)。微型機(jī)器人“游泳者”通常被設(shè)計(jì)成模仿細(xì)菌通過液體推動自身的方式，但是細(xì)菌比機(jī)器人具有一個關(guān)鍵優(yōu)勢。

德國萊比錫大學(xué)的弗蘭克·西喬斯說：“

真正的細(xì)菌可以感覺到要去哪里，因?yàn)樗胍澄铮虼丝梢猿莻€方向前進(jìn)。”

細(xì)菌大小的微型機(jī)器人很難保持正常運(yùn)行，因?yàn)樗鼈兊捏w積很小（有些只有2微米），這意味著它們被流體中的微粒所污染。與細(xì)菌不同，它們無法校正其行進(jìn)方向，因此它們傾向于遵循布朗運(yùn)動描述的隨機(jī)路徑。Cichos和他的同事決定給他們的微型機(jī)器人游泳者一個“大腦”：一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，該算法獎勵在理想目標(biāo)方向上的“良好”運(yùn)動。

Cichos說：

“我們認(rèn)為將[游泳微型機(jī)器人]與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合起來會很好，這有點(diǎn)像我們在生活中所做的。”“我們會體驗(yàn)我們的環(huán)境，并且取決于我們所做工作的成功與否，我們會將其保存在內(nèi)存中。”

他們的微型機(jī)器人是三聚氰胺樹脂的斑點(diǎn)，金納米顆粒覆蓋了其表面的30％。在微型機(jī)器人表面的一個點(diǎn)上照射一束狹窄的激光束會加熱那里的金納米顆粒，并且溫度差會驅(qū)動微型機(jī)器人通過流體。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法-微型機(jī)器人的“大腦”-在附近的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。它跟蹤機(jī)器人的運(yùn)動，并指示激光在其表面上的精確位置發(fā)射，以使其靠近目標(biāo)。

如果該指令將微型機(jī)器人移近其目標(biāo)，則該算法將得到獎勵。如果指令將微型機(jī)器人從目標(biāo)移開，則算法會受到懲罰。隨著時間的流逝，該算法將從這些獎勵和懲罰中學(xué)習(xí)哪些指令最適合使微型機(jī)器人快速有效地到達(dá)其目標(biāo)。

經(jīng)過7個小時的培訓(xùn)，系統(tǒng)設(shè)法將微型機(jī)器人達(dá)到目標(biāo)所需的指令數(shù)量從600減少到100。

英國謝菲爾德大學(xué)的喬納森·艾特肯（Jonathan Aitken）說：

“研究微觀活生物體的運(yùn)動在各種生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中都很重要。”“這些微觀生物的運(yùn)動很難模擬，但是這種模仿對于進(jìn)一步了解其特性以及它們在環(huán)境中的作用非常重要。”

盡管現(xiàn)在用于游泳者的控制系統(tǒng)位于微型機(jī)器人的外部，但Cichos希望引入化學(xué)動力信號（類似于我們的身體），以便微型機(jī)器人將來可以“思考”自己。