内化形态发生：基于模块系统中局部记号交换的自组织增长、复制与再生模型
机器人学
2026-02-09 v1 定量方法
摘要
本研究提出一种用于自主系统（如群体机器人和微纳米机器）的内化形态发生模型，无需外部空间计算。传统自组织模型通常需要跨越整个坐标空间进行计算，包括空旷区域，这对资源受限的物理模块而言不切实际。我们提出的模型通过模块之间严格的局部交互（仅限于相邻模块）实现复杂的形态发生。该模型延续了“Ishida记号模型”，模块之间以无需求解微分方程的数值方法交换整数值。基于记号积累与老化推导的内部势能，引导自主增长、缩减与复制。在六角网格上的仿真显示，模型能够产生类肢体延伸、自我分裂以及结构切除后具备鲁棒再生能力的特征。其关键特征在于将身体边界作为信息熵（记号）的自然消散源，以维持动态平衡。这些结果表明，复杂的形态行为可从最小化的、仅限内部的规则中涌现。该框架为开发具备自我修复、自适应和自主硬件能力提供了计算效率高且生物学上合情的方案。
引用
@article{arxiv.2602.06296,
title = {Internalized Morphogenesis: A Self-Organizing Model for Growth, Replication, and Regeneration via Local Token Exchange in Modular Systems},
author = {Takeshi Ishida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.06296},
year = {2026}
}