“大白”離我們并不遠

張晶晶

作為迪士尼與漫威聯合出品的第一部動畫電影，《超能陸戰隊》可謂取得了巨大的成功。2015年2月23日，《超能陸戰隊》斬獲第87屆奧斯卡“最佳動畫長片”獎。

主角之一的機器人大白成為媒體和影迷關注的對象。憨態可掬并且溫暖治愈的形象設定，讓諸多影迷為之傾倒。在故事本身之外，該片中的各種機器人也賺盡眼球。事實上，影片中的醫療機器人、微型機器人以及神經傳感控制機器人正是當下諸多科學家正在努力的方向。

現實版大白

2011 年，《超能陸戰隊》的聯合導演之一Don Hall拜訪了Chris Atkeson教授位于卡耐基梅隆大學的實驗室，Chris向其展示了當時正在研發的充氣手臂，目的是想創造出一種“柔軟而又安全的機器人”——希望它將來有一天能照料老人，比如自己的父母以及以后要老去的自己，如給他們穿衣服等。

導演Don似乎從此次拜訪中獲得了嶄新的靈感，從而將原作中那個巨型變形機器人改造成了后來的大白—— 一個能夠陪伴人們的個人醫療保健型充氣機器人。影片中的大白可以檢測出人們的疾病和受到的傷害，會想盡辦法撫慰人們的傷痛。一個溫暖的擁抱讓許多人感慨萬千：好想擁有一個大白。

雖然機器人專家Chris并不喜歡這些塑造了機器人美好未來的電影，因為那樣的生活離我們還很遙遠。但是他卻希望人們知道，目前陪伴型個人醫療保健機器人已經能實現大白的部分功能，而且他堅信，未實現的那些也指日可待。

目前，美國和日本都正在開發制造醫療機器人。美國老牌移動醫療公司In Touch Health目前已經實現了美國1萬個社區與診所的互聯，作為其戰略投資方之一的美國頂級機器人公司iRobot推出了移動機器人平臺Ava，已經成功在醫療業運用。通過使用該平臺，機器人可以在社區醫院、患者家、病房等地方發揮醫生替身的作用。而醫生通過遠程控制機器人，就能夠長期跟蹤患者，監督其生活，為其提供更徹底的治療。

由日本早稻田大學發明的機器人，更加接近大白的設定，其最重要的目標就是模擬人類護工。這款機器人的手部可極力模仿人類，如撿起吸管、擠番茄醬等，預計很快將投入使用，用來照顧老人和病人。但是這款機器人定價昂貴，約合人民幣155萬元，可不是一般人能使用得起的。

以小為大的微型機器人

除了大白之外，《超能陸戰隊》中令人耳目一新的莫過于由小宏發明、后被卡拉漢教授竊取的微型機器人了。小巧的微型機器人通過集中組合，可以自由變換各種形狀、組成各種物體。

以小為大的想法看起來十分巧妙，問題是，這樣的奇思妙想能夠成為現實嗎？

事實上，在剛剛過去的2014年，集群機器人的研發已取得了突破性進展。來自哈佛的科學家Radhika Nagpal憑借集群機器人入選英國《自然》雜志評選出的2014年度十大人物，而她的代表作正是1 024只名叫Kilobot的微型機器人。

Nagpal的想法最初源自生物界。自然界存在著很多群集性昆蟲，比如蜜蜂、螞蟻。即使沒有領導者，這些生物在大群體中仍然可以共同合作，完成很多復雜的工作。她希望把這種集群工作的方式嫁接到機器人身上。

Nagpal和她的團隊共同開發的小機器人Kilobot，只有一美分硬幣大小，配備一個微型處理器、一個紅外傳感器，并使用振動式馬達來移動。每一只Kilobot都具備兩種運動模式，并且能與其他機器人進行通訊交流——前提是二者的間距不超過10厘米（也就是相隔6個Kilobot）。這些機器人之間彼此通過紅外線進行交流；紅外線也是Kilobot和主控臺進行交流的方式，由主控臺直接告知機器人運行何種程序。能夠同時向所有機器人發出無線程序指令是Nagpal團隊設計的主要優勢。其他許多指令也是可以規模化執行的，包括電源開關及充電。

一旦通過紅外LED的脈沖與周圍的“伙伴”取得聯系，Kilobot們高蹺的“腿”便可以通過輕微的振動來移動。得到指令之后，1 024個Kilobot便可以展開分工合作，它們能自行組成星星、扳手和字母“K”的形狀。

在此之前，機器人集群的組成個數不超過100個，主要原因是造價昂貴，大部分關于集群機器人的研究只能依靠計算機模擬。而Kilobot的造價僅有14美元，如果未來考慮借助3D打印技術的幫助，生產成本有可能進一步降低。

Kilobot的項目負責人之一Michael Rubenstein曾在接受媒體采訪時表示：“它們可以自動變換形狀來適應當前的任務，你甚至可以讓他們構建出其他機器人。”如果說在《超能陸戰隊》上映之前人們還難以想象他說的是什么，如今影片中那些頗具沖擊力的場面正是答案。

用意念控制的機器人

《超能陸戰隊》中反派卡拉漢教授利用微型機器人上山下海，小宏和大白以及小伙伴們搶奪卡拉漢的面具，原因是“神經傳導器”在里面。沒了神經傳導器，卡拉漢就會失去對微型機器人的控制。

用意念控制機器人早已不是“遙遠”的夢想。20世紀科學家們通過實驗發現，大腦能夠產生有規律的電波，于是有了“腦機接口”方面的研究，試圖通過腦電波來控制外部設備。

但與電影中的應用方式不同，目前神經控制機器人中最值得關注的發展和應用，主要體現在義肢上。

在2014年巴西世界杯開幕式上，巴西癱瘓少年平托借助腦控外骨骼開球，給全世界留下了深刻的印象。作為國際“再次行走計劃”的一個研究成果，該腦控外骨骼利用機動化金屬支撐結構支撐少年的大腿，同時幫助他的大腿彎曲。在設計上，這款外骨骼由植入頭皮或者腦內的電極探測到的大腦活動控制。信號通過無線方式傳輸給佩戴者身上的一臺電腦，電腦負責將信號轉化成具體的動作。

特別值得注意的是，研究小組為該外骨骼安裝了一系列傳感器，負責將觸感、溫度和力量等信息反饋給佩戴者。外骨骼由大腦活動控制并將信息反饋給佩戴者，是世界首次。

雖然神經控制機器人技術尚未大范圍普及，但是對于患者來說仍然是個巨大的福音。

編輯/王一鳴endprint