本报讯（记者刁雯蕙）清华大学深圳国际研究生院教授弥胜利团队与深圳清华大学研究院副研究员黄嘉骏团队合作，提出了一种基于光场吸引与流体排斥耦合的水生机器人集群系统。近日，相关研究成果发表于《科学进展》。

自然界中有一种数学规律——幂律分布。这种看似无序却内在有序的现象，背后隐藏着被称为“自组织临界性”的普适原理，使得处于临界状态的系统能在稳定与失稳的边缘自发维持动态平衡，既保持整体秩序，又孕育丰富的局域行为。然而，在人工物理系统中主动构建这种临界特性，一直是一个难题。

在该研究中，每个机器人通过可见光信号相互吸引，同时利用振动薄膜产生的水波形成流体反馈式排斥。两种物理场的长程非线性耦合，使系统在无需外部精细调控的条件下，自发演化出具有幂律分布特征的“相关簇”，在流体环境中的机器人集群展示了可复现的自组织临界状态。

研究团队分析了集群中“相关簇”的规模与持续时间。结果显示，二者均遵循幂律分布，且存在幂律关系，展现出典型的时空尺度不变性。研究显示，即使大幅改变个体光强或集群密度，该系统仍能自发演化至稳定临界态，其香农熵与幂律指数基本保持不变，体现了自组织临界系统的核心特征——无需参数精细调节即可进入稳态。此外，该系统还具备从局部交互中涌现全局功能的潜力。

该研究为理解复杂系统中的临界现象提供了可控实验平台，也为发展低编程依赖、强环境适应性的自主群体智能系统提供了新思路。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.aec6153