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遇见控制论乌龟，Roomba的前身

乌龟只使用一个光电管，一个触摸传感器和两个电子灯，就模仿了真实动物的动作。



神经生理学家Gray Walter将这只控制论乌龟放在一起解释了大脑的功能。在

机器人的家谱中，Roomba的祖先可能是Elmer和Elsie，这是一对神经生理学家Gray Walter在1940年发明的。借助旋转的光电管将机器人引导至光源，机器人可以“看到”。如果光线太亮，他们就会退缩，并开始朝另一个方向探索环境。当与障碍物碰撞时，触摸传感器使海龟后退并改变方向。因此，埃尔默（Elmer）和埃尔西（Elsie）探索了周围的环境。

沃尔特（Walter）是最早的脑电图（EEG）研究人员之一，这是一种使用连接到头皮的电极读取大脑电活动的技术。在他的显着临床突破中，包括对脑电图诊断脑肿瘤的首次诊断。1939年，他加入了新成立的神经病学研究所。Burden是英国布里斯托尔的生理学系主任，他在那里工作直到职业生涯的尽头。

诺伯特·维纳（Norbert Wiener）网络运动孕育了整个控制论生物动物园


在1940年代后期，沃尔特（Walter）陷入了对控制论感兴趣的不断壮大的科学家群体。该领域的创始人诺伯特·维纳（Norbert Wiener）将控制论定义为“对诸如动物或机器之类的系统中的控制和交互作用的科学研究”。在第一波控制论中，人们寻求组装模拟动物行为的机器。克劳德·香农（Claude Shannon）用名为特修斯（Thusus）的机器人鼠标玩耍，该鼠标能够穿过迷宫。威廉·罗斯·阿什比（William Ross Ashby）创造了Homeostat，它是一种适应传入信号以保持稳定状态的设备。

沃尔特（Walter）对这个控制论动物园的贡献是一只机电乌龟，他于1948年春季在业余时间开始工作。最初的样本不雅。 1951年，来自Burden Institute的电气工程师，绰号叫The Bunny的U.J. Warren为Walter组装了六只更好的海龟。他们中的两个人变成了Elmer和Elsie-Gray用笨拙的首字母缩略词来命名这些名称：具有内部和外部稳定性的“光感应机电机器人”（具有内部和外部稳定性的光敏机电机器人）。


1950年间隔拍摄照片-沃尔特抽烟，而他的一只控制论乌龟在客厅里走来走去

沃尔特（Walter）认为埃尔默（Elmer）和艾西（Elsie Adam）和夏娃（Eve）是一个新物种，即Machina speculatrix [机制学习]。科学的名称反映了机器人的研究或研究性质。这些生物具有光滑的保护套和细长的脖子，因此沃尔特将它们带到了Linnean家族的Testudo，即海龟。为了扩展命名方案，他命名了香农鼠标，它经过迷宫，Machina迷宫和Ashby的稳态器-Homestat Machina sopora（睡眠机制）。

灰色沃尔特的控制论乌龟是否表现出自由意志？


每只海龟都通过两个马达在三个轮子上移动，其中一个负责运动，第二个负责转向。大脑由两个电子管组成，根据沃尔特的说法，这相当于两个工作神经元。

根据他的陈述，尽管设备有限，海龟还是表现出了自由意志。在1950 年5月的《科学美国人》杂志上，他描述了乌龟脖子末端的光电管如何扫描环境中的光源。光电管连接到转向器，在搜索过程中，乌龟绕圈移动。沃尔特将其与大脑电脉冲的阿尔法节律相比较，它穿过大脑的视觉区域，同时向使它们运动的肌肉发出信号。

在黑暗的房间里，乌龟漫无目的地游荡。找到光，她直接移到了光源。但是当超过一定亮度时，她退缩了。她有两个消息来源，在两个消息来源之间到处走动。沃尔特写道：“就像在争夺火焰的蛾子一样。”乌龟在寻找和退避光之间改变了行为。

乌龟有自己的导航灯，在寻找光源时会打开。最初，只需要告诉观察者机器人正在处理哪个团队，但是就会产生意想不到的后果。如果埃尔默注意到自己在镜子里，他将开始接近图像，直到光线变得太亮，然后他退缩了。沃尔特（Walter）在1953年出版的《活脑》一书中将其比作“笨拙的水仙花”。

如果Elmer和Elsie在同一个房间里，并且看到彼此的光线，他们便开始朝着光源移动并接近，然后在距离太近时转向侧面。沃尔特用生物学的术语轻松地描述了机器的行为，称其为婚礼舞，不快乐的恋人永远无法“实现自己的愿望”。



不仅需要保护龟甲的机电内部，还需要龟壳。如果机器人遇到障碍物，则压力传感器会迫使其打开倒档并改变方向。因此，机器人可以研究其环境，实际上是盲人的。

M. speculatrix由助听器电池和6 V电池供电，由于电池下垂而结束了冒险，她去了洞。在那里，她可以连接到触点，关闭电动机并充电。

Elmer和Elsie在1951年英国音乐节上大放异彩


1951年夏天，埃尔默（Elmer）和艾尔西（Elsie）每天在1951年英国音乐节的科学博览会上表演。该音乐节在英国各地举行，吸引了数百万游客。乌龟获得了极大的欢迎。参观者观看了他们好奇的举动，他们围着畜栏移动，进出光源，避开了障碍物。在展示柜中展示了第三只带有透明甲壳的乌龟，以展示其内部结构并宣传其组件。

当壮观的M. speculatrix使公众感到惊讶时，Walter研究了该物种的下一代。 Elmer和Elsie成功地证明了不可预测的行为，可以将其与动物对刺激的最简单反应进行比较，但是他们没有经过经验培训。他们没有记忆，他们无法适应环境。

根据帕夫洛夫的说法，沃尔特称他的下一个实验性龟为M. docilis，这在拉丁语中是“受过训练的”意思，并试图创造一种可以模仿动物的条件反射的机器人。俄罗斯心理学家使用狗，食物和声音；沃尔特使用控制论的乌龟，一盏灯和一个哨子。他训练海龟M. docilis以与光相同的方式感知啸叫声，即使没有光照，海龟也开始向声音移动。

沃尔特（Walter）在《科学美国人》的另一篇文章《学习机器》上发表了他的发现。第二篇文章为电气工程师带来了很多有趣的事情，特别是电路图和技术讨论，讨论了创建机器人时出现的问题，例如，由于电动机的噪声而引起的啸声的放大。


一只乌龟回到洞里给电池充电

docilis的大脑是CORA方案（有条件的反射类似物，“条件反射的类似物”），它可以识别同时出现的信号在不同通道上的反复到达，例如同时识别光和声。固定一定数量的重复（从10到20件）后，CORA与产生的行为相关联，Walter将其描述为条件反射。 CORA既可以学习行为，也可以忘记它。如果操作员在不与声音同时打开灯的情况下取笑海龟，CORA会消除事件之间已建立的联系。

在文章的最后，沃尔特承认，尽管将来使用大量电路和输入信号进行实验是现实的，但复杂性的代价是稳定性的下降。结果，科学家意识到模拟行为并理解对几种刺激的反应太复杂了。

创建CORA之后，Walter停止了对机器乌龟的实验，没有人开始继续他的研究。正如历史学家安德鲁·皮克林（Andrew Pickering）在其2009年的《控制论大脑》中所指出的那样，“ CORA仍然是控制论历史上尚未探索的资源。”

沃尔特（Walter）的遗产在他的海龟中仍然活着。鲁本·霍格特（Ruben Hogget）收集了有关沃尔特（Walter）海龟的宝贵档案信息，可以在他的控制论动物园（Cynetnetics Zoo）网站上找到它们。“。拍卖了三只来自英国节日的海龟，他们的新主人韦斯·克劳特巴克（Wes Clutterbuck）给他们起了名字Slo，Mo和Shan。然后，两只海龟被大火烧毁，但其中一只透明壳，Clutterback家族捐赠给史密森尼学会。直到今天，由沃伦（Warren）的“野兔”（Hare）创造的前六只海龟都保存在伦敦的科学博物馆中，现在在“现代世界的创造”画廊中展出。

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