这种对机器与环境(或者更好的情况是,多种机器与其环境)之间突发行为的兴趣源于控制论运动,并引发了机器人领域的一些早期重要工作,如威廉·格雷·沃尔特(William Grey Walter)所从事的工作,他是一位出生在美国而生活在英国的神经科学家。1949年,沃尔特建立了世界上第一对三轮机器人,他称之为“乌龟”。与刚刚开始研究数字计算机的计算机科学家不同,沃尔特依靠模拟电子学来仿制其机器人的大脑。他的目标是证明少量脑细胞之间丰富的关系能够产生复杂的行为。他对这样的概念十分痴迷,即机器可以定义目标,并随后通过学习自己的行为产生的后果从而完成目标。
沃尔特的“乌龟”分别名为埃尔默(Elmer)和埃尔希(Elsie),都装配有光敏元件、标志灯、触摸感应器、推进马达、转向马达和保护壳。尽管这对机器人还不能可靠地工作,但它们能够自动探测周围的环境。在沃尔特所著《活着的大脑》(The Living Brain)一书里,他回忆了一段经历:一位年长的女士认为这对自主漫游的机器人在追逐她,于是逃上楼将自己锁在卧室。在沃尔特工作的位于布里斯托尔的博尔顿神经学研究所(Burden Neurological Institute),沃尔特在技术人员W. J. 邦尼·沃伦(W. J. Bunny Warren)的帮助下,使乌龟机器人得到了改进。他在1951年的“不列颠节”(Festival of Britain)上展示了后续三台“马基纳·斯巴卡拉特里克斯”(Machina Speculatrix)机器人,它们基于埃尔默和埃尔希原型进行了许多重大改进。其中包括当电池即将耗尽时,机器人会转身向光源前进。今天,虽然人们几乎已经遗忘了沃尔特的乌龟机器人,但是它们是早期自动机器人的典范,能够通过自己的行为,以试错的方式进行学习。
谈到威廉·格雷·沃尔特的乌龟机器人的后续产品,就不可能不提到iRobot公司创造的真空清洁机器人Roomba。Roomba呈小型圆盘状,在计算机的引导下可以在家里自动工作。尽管它可以通过基于反馈的“智能”对刺激做出反应,但一般情况下,它遵循一系列预先设计的清洁策略。首先,它会一直清理直至与障碍物发生碰撞,碰撞指示其改变线路并以新方向重新开始清理。为了使之有效移动,Roomba包含了许多智能传感器,其中两个是红外传感器,帮助它检查墙体以及被它称为“悬崖”的物体,比如楼梯和其他会造成下落的地方。当Roomba撞到障碍物时,触摸感应缓冲器会阻止其向前行进。在Roomba的下面装配有俗称的“压电传感器”,可以检测到灰尘。如果在一个地方发现过多的灰尘,Roomba将重复其步骤以进行第二次清理,第二次速度将放慢并清理得更加彻底。仅仅观察这些简单的步骤,Roomba就展示出了一种看上去像是由人执行的突发行为。
某种意义而言,“突发”这个词表明这种行为是不可预测的,其实不然。如果完全基于上述的简单规则,我们可以理解为什么Roomba能以自己的方式行动。然而,如同沃尔特的“乌龟”一样,当Roomba设法完成自己的任务时,行为实体(behavioural agent)与环境的结合可能产生一些意想不到的响应。
单独一台Roomba的运行和表现都非常好。但是,就像沃尔特通过其乌龟机器人所发现的,当不止一台实体相互作用的时候,事情就真的变得很有趣了。沃尔特最有趣的观察结果是,当这些“乌龟”彼此围绕旋转的时候,他发现了它们“跳舞”的方式。这种舞蹈由一种看上去由机器人仪式化的碰撞和后退组成。这是他装在乌龟机器人身上的标志灯造成的,当转向马达开启的时候标志灯就亮了,而转向马达停止时标志灯就熄灭了。由于每个乌龟机器人依靠对方的标志灯来定位,它们就像同一物种的两个生物首次见面一样彼此吸引。当“乌龟”走过显现它们身影的镜子时,会发生同样的现象。沃尔特宣布,如果这是一种动物行为的话,这种行为“或许可以证明乌龟机器人具有自我意识”。
即使Roomba的热衷者也不愿意承认两台交互的真空清洁机器人具有“自我意识”,但沃尔特表明多重代理系统使智能设备变得更加有趣,这点是没有错的。举例来说,如果你家的门能够自动开或关,从而使Roomba可以一次清扫多个房间,这将产生什么效果呢?这在某些场合是令人满意的,比如,如果你有一只宠物而你不希望它进入某一房间,或者如果你有一个特殊的房间在供暖,你不想它进入这个房间。同样,如果Roomba能够接入装在前门或汽车里的传感器,并且知道在你去上班的时候就开始工作,那么你回家的时候清洁工作就已经完成了。或许,这就是那些制造智能设备的大公司正在努力的方向。