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利用生成式人工智能助機械人跳得更高、更安全著陸
麻省理工學院（MIT）計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）嘅研究團隊，結合生成式人工智能（GenAI）同物理模擬引擎，優化機械人設計。結果係，佢哋打造嘅機械人跳躍能力超越由人類設計嘅同類機械人。
生成式人工智能模型例如OpenAI嘅DALL-E，已經越嚟越多用途，幫助人類腦力激盪新設計。用戶可以用提示詞，令系統生成圖片、影片，甚至優化藍圖，帶嚟未諗過嘅創意。
但你知唔知道，生成式AI而家亦開始用嚟設計實際可運作嘅機械人？最近基於擴散模型嘅方法，已經能夠由零開始生成機械人結構同控制系統。呢啲模型可以自行創造新設計，再喺模擬環境評估效果，最後再製造實體。
MIT嘅新方法就係利用呢啲生成式技術，改善人類手繪嘅機械人設計。用戶可以先畫一個3D機械人模型，指定想由擴散模型改動嘅部位同尺寸，之後AI就會構思出最佳形狀，並透過模擬測試設計效果。當系統搵到理想方案，用戶可以直接用3D打印機製造真實機械人，無需再做額外調整。
研究團隊用呢套方法造出一款跳躍機械人，平均跳高約2呎，較人手設計嘅機械人高出41%。兩款機械人外觀非常相似，都係用聚乳酸（PLA）塑膠製成，平時呈扁平狀，喺馬達拉動繩索時會彈起變成菱形。咁AI設計同人類設計嘅分別係咩呢？
細看AI生成嘅連桿部件，係彎曲嘅，形狀似鼓棒，而人類設計嘅則係直線矩形。
更優秀嘅「塊狀」設計
研究員最初用一個嵌入向量（embedding vector）——一種數字表示高層特徵嘅方法，讓AI生成500個潛在設計。然後根據模擬表現，篩選出12個最佳方案，優化嵌入向量。呢個過程反覆五次，令AI產生更優秀嘅設計。最後嘅設計像一團「塊狀物」，研究員再令系統調整草圖尺寸配合3D模型，製成實體後證明確實提升跳躍能力。
共領導作者、CSAIL博士後Byungchul Kim表示，擴散模型嘅優勢係能夠搵出非傳統嘅解決方案，優化機械人設計。
「我哋想令機械人跳得更高，最初諗住將連桿做得盡可能薄，令重量減輕。」Kim話，「但用3D打印材料製成嘅細薄結構好易斷裂。擴散模型提出咗一個更好嘅方案，設計出獨特形狀，令機械人喺跳起前能儲存更多能量，又唔會令連桿太薄。呢種創意幫我哋理解機械人背後嘅物理原理。」
研究團隊之後令系統設計一隻優化腳掌，確保機械人著陸安全。經過多輪優化，選出最佳設計安裝喺機械人腳底。結果係AI設計嘅機械人跌倒次數大幅減少，提升幅度達84%。
擴散模型提升機械人跳躍同著陸能力，顯示呢種方法未來可以用嚟改善其他機械人設計。例如生產或家用機械人公司，可用類似技術優化原型，節省工程師反覆修改嘅時間。
跳躍與著陸之間嘅平衡
為咗造出既跳得高又能穩定著陸嘅機械人，研究員將跳躍高度同著陸成功率用數據表示，訓練系統喺兩者之間搵到最佳平衡點，從而建構最理想嘅3D結構。
研究員指出，雖然AI輔助設計嘅機械人已經超越人類設計，但將來仍有提升空間。今次用嘅材料係3D打印機兼容嘅塑膠，未來用更輕盈材料，機械人有望跳得更高。
另一共領導作者、MIT博士生兼CSAIL成員Tsun-Hsuan「Johnson」Wang話，呢個項目係生成式AI助力機械人設計嘅起點。
「我哋希望擴展至更多彈性目標，想像用自然語言指令，令擴散模型設計一隻可以拎起杯嘅機械人，或者可操作電動鑽嘅機械人。」Wang說。
Kim補充，擴散模型亦可以幫助產生關節設計同部件連接方式，進一步提升跳躍高度。團隊亦正研究加入更多馬達，控制跳躍方向，甚至改善著陸穩定性。
研究工作部分由美國國家科學基金會新興研究前沿計劃、星加坡MIT聯盟研究技術Mens, Manus and Machina項目，及光州科學技術院（GIST）與CSAIL合作支持。研究成果已於2025年國際機器人與自動化會議發表。
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評論與啟發
MIT團隊利用生成式AI結合物理模擬，成功設計出跳躍性能超越人類設計嘅機械人，展示咗AI與工程設計結合嘅巨大潛力。最令人印象深刻係AI能跳出傳統思維框架，提出彎曲且類似鼓棒嘅連桿設計，既強化能量儲存又避免結構脆弱，反映AI在創新工程解決方案上嘅獨特優勢。
喺香港甚至全球嘅製造業同機械人研發領域，呢種方法有助縮短設計周期，降低成本，尤其喺家用或者工業機械人領域，能快速迭代出更高效、更安全嘅產品。未來如果配合更輕盈材料同多馬達控制，機械人功能將更強大，應用範圍更廣。
此外，Wang提出用自然語言指令操控AI設計機械人，係一個十分有趣嘅發展方向，有助降低技術門檻，令非專業人士亦能參與機械人設計，推動更多跨界創新。
不過，AI設計雖然強大，仍需人類工程師嘅物理知識同判斷作輔助，確保設計安全可靠。未來如何平衡AI創意同人類專業，將成為機械人研發新課題。總括而言，呢次研究為生成式AI喺機械人設計嘅應用開拓咗新視野，有望推動機械人技術快速進步，值得業界密切關注。
以上文章由特價GPT API KEY所翻譯及撰寫。而圖片則由FLUX根據內容自動生成。
