未來機器人改變生活

陸地：幫助駕駛汽車

先由人設定粗略的目標，再由機器人完成精細的工作，在此過程中，人可以隨時調整“粗略”和“精細”之間的界限：這一概念被稱為“共享自主權”，已經在太空探索和外科手術領域得到了驗證，在其他領域也出現了越來越多的應用，一個最好的例子就是汽車駕駛。汽車駕駛領域為何需要機器人，根本原因其實都是一樣的，因為機器人對某些事情可以作出更好的反應，例如在汽車遇到危險時，需要進行非常快速而精準的調整，在這一點上人的反應往往比不上機器人。此外，有了機器人，駕駛員的負擔也可以大為減輕。

目前還有一個問題不是很清楚：如果在“共享自主權”的行駛狀態下發生交通事故，誰應該對事故負責？不過，這樣的問題也只能暫時延緩機器人技術進入汽車領域。美國內華達州和加利福尼亞州已經率先允許自動駕駛汽車進入公共交通系統。最重要的是，電動汽車為全新的汽車概念提供了契機。比如我們的電動概念汽車其中就引入了很多來自火星車和月球車的技術。

電動概念汽車不再使用方向盤，取而代之的是類似大型客機的操作桿。有前后兩個座位，4 個車輪，每個車輪都獨立整合了驅動、轉向、減震、剎車等功能。特別是，每個輪子都可以獨立于其他輪子單獨轉向，因此可以實現橫向停車，甚至可以在原地旋轉。電動汽車使用的制動系統是“制動能量回收系統”，即在汽車制動時，通過一臺發電機，將汽車的動能轉化為電能，并存儲到蓄電池中；在緊急情況下，還會再加入機電制動。

向電動概念汽車下達行駛指令的方式有兩種。一是通過操縱桿發送指令，駕駛員當然也可以在遠處遙控；第二種方式是通過“路徑規劃”，這是一個車載計算機程序，可以在特殊情況下預先設定好一個大致目標，讓電動概念汽車自動行駛。實際上電動概念汽車并非直接聽從這些指令，它首先會獲取一張可以描述周圍環境的圖片。在電動概念汽車車身周圍，科學家一共安裝了18部立體照相機，通過照相機獲取的信息，再用一種特定算法，每秒鐘最多可以生成10幅散點圖。散點圖中的每一個點，都代表了一個可能的障礙物；通過對比上一張散點圖和當前的散點圖，系統就可以知道車身與周圍物體是否存在碰撞的可能。最后，只有當電動概念汽車確定不會和周圍事物發生碰撞時，它才會執行相應指令。一個名為“避讓助手”的系統也是基于前面提到的那種算法，目前奔馳的E級和S級汽車都已安裝了“避讓助手”，該系統在危險情況下可以比人更快地作出反應。

在不久的將來，大城市的居民可能不再需要擁有自己的車輛，也不再需要為找停車位而發愁。你可以根據需要，通過電話或網絡來預定一輛只電動概念汽車。它會以一定的速度，從就近的停車場自主地行駛到客戶所在地，并在這一過程中始終保持在可控的安全狀態下。你上車后，可以選擇自己駕駛，也可以讓汽車自行駕駛。當你處理完自己的事情，不再需要這輛車了，可以隨時結束租用。這輛車會自己開回原來的停車場；在需要的情況下，停車場的管理員也可以通過遙控的方式，引導這輛車“回家”。

天空：讓飛行器自主

科學家在讓地面交通工具變得日趨完善的同時，也在為空中的飛行器尋求新的發展方向。目前，已經出現了很多遙控的無人飛行器，其中包括具有固定翼的小型傳統飛機、速度較慢的飛艇、 直升機或多軸飛行器等。在這些飛行器上，小型碼相機或攝像機幾乎已經成為了標準配置。借助這些設備，飛行器可以更方便地觀測地面，如地面交通情況、地面安全情況等；熱成像相機可以幫助清點樹林里的野生動物、在人類難以進入的山區尋找失蹤人員；它們還可以飛過有重要歷史價值和旅游價值的建筑群和風景區，對這些建筑或風景區進行三維建模。

22干米的高空只會出現很微弱的風，在這個高度，可以使用太陽能驅動的超輕飛行器，它們可以在一片指定的大范圍區域里盤旋整周甚至整月。這在地震、洪水和森林大火中非常有用，這種飛行器可以持續不斷地把最新的地面狀況拍成照片傳回地面。而相比之下，如果是借助衛星拍攝，在最理想情況下，衛星也要每1.5小時才能經過事發地上空一次。

除了直接觀測之外，未來的飛行機器人還可以直接趕往事故發生點：為在登山時處于險境的人員輸送食物、飲料以及包扎工具；在指定區域噴灑農藥；抓住并運走地面上的危險物品；修理高壓電線；清理地震廢墟；作為災難救助力量，這些飛行機器人還可以和地面機器人密切配合。

這一技術也可以滿足軍事上的需求。裝備這些具有智能感應器和智能反應能力的飛行機器人并不存在什么大問題，因為它們的存在不會影響民用航空安全。不過，對此也不乏批評，例如，“歐洲鷹”無人機項目就被認為是完全失敗的。我們可以大預計， 在未來戰爭中，載人戰斗機的重要性一定會被大大削弱。

太空：探索太陽系

采用高效、廉價的機器人，可以使太陽系的探索更容易一些。與月球實現通信，控制信號的來回傳輸時間是2.5秒，而對于火星，控制信號的來回傳輸時間則長達15分鐘。地面上的操作人員只能預先設定一些粗略的目標。讓火星上的機器人獨立完成一系列任務，比如向目的地行駛、識別物體、采樣、鉆孔等。

上述的這些理想，在時至今日的多項火星計劃中都沒能完全實現。盡管如此，在1997年的“火星探路者”計劃中，一輛名為“索杰納號”的火星漫步車，在火星表面的獨立行駛路程已經接近100米。基于這次成功，美國航空航天局于2003年向火星發射了兩輛具有相同結構的火星車，分別被命名為 “勇氣號”和“機遇號”。它們于2004年抵達火星表面，行駛了比預期更長的距離。“勇氣號”直到5年后陷在沙地中才停止運行。至此它一共行駛了將近8千米的路程。和“勇氣號”相比，“機遇號”大概行駛了35千米。兩輛火星車都可以指揮自身攜帶的機械手臂，這個機械手臂具有5個自由度，可以拿起工具并操作照相機。和“索杰納號”火星漫步車相似，地面的操作人員也預先給這兩輛火星車設定了一系列的路標，火星車可以沿著這一系列預定的路標行駛。

2012年登陸火星的“好奇號”，同樣也裝備了一條機械手臂，并攜帶了大量用于實驗的設備。這輛火星車也不是完全自主運行的，它會把拍攝到的照片傳給地面的控制人員，以確保它始終可以在無障礙的路面上行駛。

不過，根據預先設定的目的地，“好奇號”完全可以自行決定從它所在的地點如何繼續向前行駛。它可以先用自帶的攝像頭拍攝一組立體照片，再利用這組照片，生成可以反映周圍環境的地圖，然后根據這個地圖計算出一條沒有障礙的路徑，沿著這條路徑，它至少可以比原先更接近預設的目標。

走出一步之后，“好奇號”會按照上面的方式再拍攝新的照片，生成并分析地圖，找到新的路徑，然后繼續前進。借助自身攜帶的計算機，“好奇號”每分鐘已經可以計算4張這樣的圖片。當然，美國航空航天局只會在意外情況下才會使用上述方案，因為這里的科學家至今都不太相信完全自主的導航技術。

未來的火星機器人將會在火星表面完全自主地駕駛車輛，收集、分析巖石標本，為隨后到來的機器或人類接班人建造基礎設施和住宅，用目前還無法利用的未知波段，向地面發送實時的立體圖片。未來的火星機器人將會擁有怎樣的運動設備，目前還沒有統一的方向，可能是4個輪子或者6個輪子，也可能是6個或8個類似昆蟲足的裝置，抑或是這二者的一種混合模式。