從科幻穿越到現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人

夏雨 秦?fù)P

愛因斯坦曾說：“想象力比知識(shí)更重要。因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉。嚴(yán)格地說，想象力是科學(xué)研究中的實(shí)在因素。”關(guān)于機(jī)器人，人們?cè)陔娪袄镉皿@人的想象力對(duì)其進(jìn)行勾勒。《星球大戰(zhàn)》《魔鬼終結(jié)者》《機(jī)器人總動(dòng)員》……科幻大片中，那些或酷炫、或強(qiáng)大、或溫情、或可愛的機(jī)器人，曾滿足了無數(shù)科幻迷的幻想。那么，電影中的那些機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)生活中是否存在？

阿圖VS尤尼梅特

在機(jī)器人電影大片中，具有代表性的工業(yè)機(jī)器人是《星球大戰(zhàn)》中的阿圖（r2d2），這是一個(gè)圓柱型的機(jī)器人，外形像一個(gè)垃圾桶。在影片中，他不僅能為X型戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)，有時(shí)還能對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行解密、解鎖、翻譯外星語言，是一個(gè)勤懇工作、超級(jí)萌萌達(dá)的“垃圾桶”。

世界上第一臺(tái)真正實(shí)用的工業(yè)機(jī)器人，是1959年英格伯格和德沃爾設(shè)計(jì)的“尤尼梅特”（意為“萬能自動(dòng)”），這臺(tái)機(jī)器人外貌并不像人，而是像坦克炮塔，它有一個(gè)巨大的機(jī)械手臂，大臂前端還有一支像人類手的小臂，所有復(fù)雜的操作都是通過前端小臂完成。小臂相對(duì)大臂可以伸出或縮回，小臂頂有一個(gè)腕子，可繞小臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行俯仰和側(cè)搖。腕子前頭是手，即操作器。這個(gè)機(jī)器人的功能和人手臂功能相似，其精確率達(dá)1/10000英寸。

“尤尼梅特”問世后，英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上第一家機(jī)器人制造工廠，他倆也因此被稱為“機(jī)器人之父”。

“尤尼梅特”開啟了機(jī)器人時(shí)代的元年，至今它仍被使用在工業(yè)生產(chǎn)中，但它只能按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的指令重復(fù)進(jìn)行同一個(gè)生產(chǎn)動(dòng)作，是比較初級(jí)的機(jī)器人。

魔鬼終結(jié)者VS阿特拉斯

電影中的軍用機(jī)器人，以《魔鬼終結(jié)者》中的T-800、T-1000為代表。T-800型機(jī)器人以金屬為人體骨架，人造皮膚做外表，基本與人類相同。T-1000可以在液態(tài)與固態(tài)間任意變型，并能完美地模仿任何人、物品、機(jī)械和任何人的口音。

現(xiàn)實(shí)中的軍用機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)非常多了，從分類上說有地面軍用機(jī)器人UGV，空中機(jī)器人UAV，水下機(jī)器人UUV，太空機(jī)器人；從重量上看，有從只有22公斤重的水下機(jī)器人ARUS到有幾十噸重的機(jī)器人戰(zhàn)車等。

目前，世界最先進(jìn)的軍用人形機(jī)器人是美國的阿特拉斯。這種機(jī)器人目前尚在研制完善過程中，最新升級(jí)版的阿特拉斯高1.75米，重82公斤，使用獨(dú)立電源和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它不僅會(huì)自己開門關(guān)門，在崎嶇的雪地里行走，將雜貨搬到不同的位置，甚至跌倒了還能自己爬起來。

美國研發(fā)這一機(jī)器人的目標(biāo)，是做最好的救援機(jī)器人。在對(duì)人類過于危險(xiǎn)的地域，它可以挽救很多生命，并在最大限度上降低風(fēng)險(xiǎn)。它可以勝任的任務(wù)包括開車、清理殘骸、穿墻鑿洞、關(guān)閉閥門、連接消防水管等。盡管在人類看來，阿特拉斯的動(dòng)作還有點(diǎn)笨拙，行動(dòng)緩慢，但實(shí)際上它的操縱系統(tǒng)比戰(zhàn)斗機(jī)還要復(fù)雜。

自動(dòng)手術(shù)機(jī)VS達(dá)芬奇機(jī)器人

在《普羅米修斯》、《異形》等科幻大片中，醫(yī)用機(jī)器人可以根據(jù)人類的指令完成各類手術(shù)。《普羅米修斯》中，懷上異形的女主角伊麗莎白跌跌撞撞地闖進(jìn)安置了自助手術(shù)機(jī)的艙體，在體型龐大的手術(shù)機(jī)器人的操縱面板上一陣猛按，為自己人工自定義了一臺(tái)剖腹手術(shù)。隨后，她躺進(jìn)手術(shù)機(jī)，在幾乎無麻醉的情形下，由手術(shù)機(jī)自助實(shí)施剖腹手術(shù)，生下了一個(gè)異形嬰兒。

實(shí)際上，研發(fā)醫(yī)用人工智能一直是科學(xué)家的夢(mèng)想。早在2001年，我國醫(yī)學(xué)家就首次利用機(jī)器人完成了遠(yuǎn)程腦外科手術(shù)，手術(shù)由千米之外的專家遠(yuǎn)程指揮，由機(jī)器人操作完成。

現(xiàn)實(shí)生活中，與《普羅米修斯》中的機(jī)器人最為接近的，是美國“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)是一種高級(jí)機(jī)器人平臺(tái)，其設(shè)計(jì)的理念是通過使用微創(chuàng)的方法，實(shí)施復(fù)雜的外科手術(shù)。它由外科醫(yī)生控制臺(tái)、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)三部分組成，目前，已獲批使用于成人和兒童的普通外科、胸外科、泌尿外科、婦產(chǎn)科、頭頸外科以及心臟手術(shù)。

亞當(dāng)VS仿人機(jī)器人

《鐵甲鋼拳》中的機(jī)器人“亞當(dāng)”（Atom），是一個(gè)模仿型機(jī)器人。影片中，它在主角麥克斯及其父親的幫助下，通過語言指揮、人類肢體模仿等，贏得了機(jī)器人拳擊比賽。

仿人機(jī)器人是電影與現(xiàn)實(shí)中人們談?wù)撟疃嗟模茖W(xué)家一直在研究那些外形特征與人類相同，擁有相同的皮膚、體形，有類似人類的智慧和靈活的反應(yīng)，能與人自由交流，并不斷適應(yīng)外部環(huán)境的仿人機(jī)器人。

世界上最早的仿人機(jī)器人誕生于日本，1973年，日本早稻田大學(xué)教授、“世界仿人機(jī)器人之父”加藤一郎成功試制出世界首臺(tái)兩足步行機(jī)器人WOBAT-1。本田公司1996年11月研制出日本第一臺(tái)仿人步行機(jī)器人樣機(jī)P2，2000年11月推出新一代仿人機(jī)器人ASIMO。中國國防科技大學(xué)也在2001年12月獨(dú)立研制出我國第一臺(tái)仿人機(jī)器人。

日本ASIMO是目前最先進(jìn)的仿人行走機(jī)器人之一，它身高1.2米，體重52公斤，最高行走時(shí)速可達(dá)1.6公里。行走時(shí)，它可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)下一個(gè)動(dòng)作并提前改變重心，因此能非常自如地完成下臺(tái)階、彎腰、“8”字形行走等較為復(fù)雜的動(dòng)作。此外，它還可以握手、揮手甚至隨著音樂翩翩起舞。

如果說日本在仿人機(jī)器人領(lǐng)域的研究主要側(cè)重于外形仿真，那么美國的研究則側(cè)重用計(jì)算機(jī)模擬人腦。以科戈機(jī)器人為例，這種機(jī)器人是美國麻省理工學(xué)院人工智能實(shí)驗(yàn)室教授羅德尼·布魯克斯研制的。科戈機(jī)器人的大腦由16個(gè)摩托羅拉68332芯片構(gòu)成，和人類的大腦一樣，它能同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)。

為了研制出更像人的機(jī)器人，目前，無數(shù)科學(xué)家和科技公司正致力于讓機(jī)器像人一樣進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和思考。以谷歌為例，2012年夏天，谷歌X實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建了一個(gè)由16000多個(gè)處理器、10億個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)組成的“虛擬大腦”。“虛擬大腦”用眾多的電腦模擬人腦中的“神經(jīng)元”，形成一個(gè)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，并為算法提供海量數(shù)據(jù)，從而使其具備自動(dòng)學(xué)習(xí)、識(shí)別數(shù)據(jù)的能力。

在實(shí)驗(yàn)中，“虛擬大腦”通過分析1000萬幀從Youtube上隨機(jī)抓取的無標(biāo)簽視頻剪輯圖片，經(jīng)過10天時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，“大腦”自行提煉并創(chuàng)建了“貓”的概念，并從未標(biāo)記的2萬張靜態(tài)圖片中發(fā)現(xiàn)了貓是什么樣子，從而實(shí)現(xiàn)了“自我學(xué)習(xí)”。

現(xiàn)在，谷歌公司正在研制在亞原子尺度下運(yùn)轉(zhuǎn)的超快量子芯片，這種芯片的運(yùn)算速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的所有處理器，從而使機(jī)器人能夠像人類一樣思考。那么，它究竟何時(shí)才會(huì)問世？讓我們拭目以待！（編輯/余風(fēng)）