受昆虫群体启发，机器人仅凭局部环境信号即可构建抗损毁结构，单个故障不影响整体作业。
蜜蜂、蚂蚁和白蚁无需设计图、建筑师或施工监管就能建造复杂建筑。这些群体通过温度、气味、材料存在等局部信号（而非中央规划）构筑精妙巢穴。每只昆虫独立响应周边环境，集体行为却催生出精确且美观的建筑结构。
宾夕法尼亚大学工程师受此自然智慧启发，研发出遵循相同去中心化逻辑的群体机器人策略。该团队设计的数学规则使微型机器人仅需感知周边环境，无需任何顶层指令或详细蓝图，即可自主组装成蜂巢状结构。
机械工程与应用力学系副教授乔丹·雷尼表示："虽然目前成果仅是第一步，但这种新策略可能最终颠覆制造业范式。即便是3D打印也需逐步操作，这种脆弱流程中一个喷嘴堵塞就会导致全线崩溃。"
行动中涌现秩序的系统
与传统制造业不同，该系统无需预设操作脚本。研究人员聚焦局部行为 —— 当无数个体并行重复这些行为时，宏观结构自然形成。机器人并不知晓建造目标，仅对环境信号作出响应。
论文资深作者、GRASP实验室主任马克·尹指出："没有预设脚本，没有中央计划，每个机器人只对周边环境作出反应。"这种去中心化模式复刻了昆虫群体运作机制，使系统具备强韧性 —— 单个机器人故障时，其余单元仍可持续建造，适应不可预测环境。
群体行为精准调控
团队通过数千次模拟实验筛选最优行为规则。通过调整速度、转向角度、停止距离等少量变量，测试机器人间及其与环境的互动机制。
尹解释道："转向角度等参数变化越大，最终结构差异越显著。"雷尼补充："我们本质上发现了调节最终结构几何形态的杠杆，这直接影响抗断裂性能。"宾大前期研究已证明无序蜂窝结构可提升韧性，新成果则显示群体行为能自发产生这种有益的无序性。
未来展望
尽管仍处模拟阶段，团队已制造出初期物理原型，正致力于优化虚拟系统到现实场景的转化。尹透露："早期模型设想机器人像微型3D打印机那样直线铺设材料，但电化学沉积法可能更实用 —— 让机器人在自身周围生长金属结构。"
这项发表于《科学进展》期刊的研究标志着建造思维的根本转变：从刚性规划转向行为涌现。系统通过简单重复的行为使结构自然呈现，无需预设详细施工步骤。
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