近幾十年，人類(lèi)的生活方式發(fā)生了非常重大的變化，這凸顯了對(duì)遠(yuǎn)程和自動(dòng)化過(guò)程的需求。但是，現(xiàn)如今的機(jī)器人還不夠成熟，還不足以執(zhí)行日常任務(wù)，比如操控物體或在不可預(yù)測(cè)的復(fù)雜環(huán)境中移動(dòng)。另外，如今的機(jī)器人也還不能足夠安全地與人類(lèi)和室外環(huán)境進(jìn)行交互。

大腦與機(jī)體的適當(dāng)平衡是創(chuàng)造行為更自然和全集成的智能機(jī)器人的先決條件。機(jī)器人設(shè)計(jì)通過(guò)使用軟件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)成功的自動(dòng)化，但設(shè)計(jì)新材料和開(kāi)發(fā)機(jī)器人學(xué)方法需要人類(lèi)參與其中，因?yàn)檫@涉及到范圍更廣的技能組合。

舉個(gè)例子，在新興的軟體機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域，為了得到所需的機(jī)器人功能，仍舊沒(méi)有與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制器設(shè)計(jì)組合使用的材料選取與合成方法。

因此，未來(lái)十年內(nèi)，機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域的一大主要缺口是：為機(jī)器人機(jī)體以及機(jī)體形態(tài)與智能控制系統(tǒng)和基于學(xué)習(xí)的方法的共同進(jìn)化開(kāi)發(fā)新材料和新結(jié)構(gòu)。為了填補(bǔ)這一缺口，機(jī)器人學(xué)社區(qū)的一大重要發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)體、控制、形態(tài)、動(dòng)作執(zhí)行和感知的協(xié)同進(jìn)化。這里將其稱(chēng)為實(shí)體人工智能(PAI)。

PAI是指能夠執(zhí)行通常與智能生物體相關(guān)的任務(wù)的實(shí)體系統(tǒng)，該領(lǐng)域包含理論和實(shí)踐。PAI方法論原本就自帶對(duì)材料、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的考慮。使用PAI開(kāi)發(fā)的機(jī)器人可以利用自身機(jī)體的物理和計(jì)算特征，再加上它們大腦的計(jì)算能力，有望在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)和維持穩(wěn)態(tài)。類(lèi)似于生物體，PAI機(jī)器人既可以替代數(shù)字AI，也能通過(guò)連接大腦來(lái)為數(shù)字 AI提供協(xié)同輔助。很多小型機(jī)器人(計(jì)算能力有限的機(jī)器人)沒(méi)有專(zhuān)用的中心大腦，它們的性能由機(jī)體的計(jì)算引導(dǎo)。

類(lèi)似于自然多樣性原理，PAI合成(synthesis)是指具有任意功能、形狀、大小和適宜場(chǎng)景(habitat)的機(jī)器人系統(tǒng)，其中尤其注重對(duì)基于化學(xué)、生物和材料的功能的整合。因此，PAI與機(jī)體變化方法無(wú)關(guān)，并且有別于具身智能(embodiedintelligence)。PAI 合成的要義在于從材料層面到形態(tài)層面再到機(jī)器人系統(tǒng)層面將多種不同的功能特性成功地組合到一起。