從科幻穿越到現實的機器人

夏雨 秦揚

愛因斯坦曾說：“想象力比知識更重要。因為知識是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。嚴格地說，想象力是科學研究中的實在因素。”關于機器人，人們曾在電影里用驚人的想象力對其進行勾勒。《星球大戰》《魔鬼終結者》《機器人總動員》……科幻大片中，那些或酷炫、或強大、或溫情、或可愛的機器人，曾滿足了無數科幻迷的幻想。那么，電影中的那些機器人在現實生活中是否存在？

阿圖VS尤尼梅特

在機器人電影大片中，具有代表性的工業機器人是《星球大戰》中的阿圖（r2d2），這是一個圓柱型的機器人，外形像一個垃圾桶。在影片中，他不僅能為X型戰斗機進行維修保養，有時還能對機器設備進行解密、解鎖、翻譯外星語言，是一個勤懇工作、超級萌萌達的“垃圾桶”。

世界上第一臺真正實用的工業機器人，是1959年英格伯格和德沃爾設計的“尤尼梅特”（意為“萬能自動”），這臺機器人外貌并不像人，而是像坦克炮塔，它有一個巨大的機械手臂，大臂前端還有一支像人類手的小臂，所有復雜的操作都是通過前端小臂完成。小臂相對大臂可以伸出或縮回，小臂頂有一個腕子，可繞小臂轉動，進行俯仰和側搖。腕子前頭是手，即操作器。這個機器人的功能和人手臂功能相似，其精確率達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器人制造工廠，他倆也因此被稱為“機器人之父”。

“尤尼梅特”開啟了機器人時代的元年，至今它仍被使用在工業生產中，但它只能按照預先設計好的指令重復進行同一個生產動作，是比較初級的機器人。

魔鬼終結者VS阿特拉斯

電影中的軍用機器人，以《魔鬼終結者》中的T-800、T-1000為代表。T-800型機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可以在液態與固態間任意變型，并能完美地模仿任何人、物品、機械和任何人的口音。

現實中的軍用機器人現在已經非常多了，從分類上說有地面軍用機器人UGV，空中機器人UAV，水下機器人UUV，太空機器人；從重量上看，有從只有22公斤重的水下機器人ARUS到有幾十噸重的機器人戰車等。

目前，世界最先進的軍用人形機器人是美國的阿特拉斯。這種機器人目前尚在研制完善過程中，最新升級版的阿特拉斯高1.75米，重82公斤，使用獨立電源和液壓驅動系統。它不僅會自己開門關門，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。

美國研發這一機器人的目標，是做最好的救援機器人。在對人類過于危險的地域，它可以挽救很多生命，并在最大限度上降低風險。它可以勝任的任務包括開車、清理殘骸、穿墻鑿洞、關閉閥門、連接消防水管等。盡管在人類看來，阿特拉斯的動作還有點笨拙，行動緩慢，但實際上它的操縱系統比戰斗機還要復雜。

自動手術機VS達芬奇機器人

在《普羅米修斯》、《異形》等科幻大片中，醫用機器人可以根據人類的指令完成各類手術。《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安置了自助手術機的艙體，在體型龐大的手術機器人的操縱面板上一陣猛按，為自己人工自定義了一臺剖腹手術。隨后，她躺進手術機，在幾乎無麻醉的情形下，由手術機自助實施剖腹手術，生下了一個異形嬰兒。

實際上，研發醫用人工智能一直是科學家的夢想。早在2001年，我國醫學家就首次利用機器人完成了遠程腦外科手術，手術由千米之外的專家遠程指揮，由機器人操作完成。

現實生活中，與《普羅米修斯》中的機器人最為接近的，是美國“達芬奇”手術機器人系統。達芬奇手術機器人系統是一種高級機器人平臺，其設計的理念是通過使用微創的方法，實施復雜的外科手術。它由外科醫生控制臺、床旁機械臂系統、成像系統三部分組成，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、婦產科、頭頸外科以及心臟手術。

亞當VS仿人機器人

《鐵甲鋼拳》中的機器人“亞當”（Atom），是一個模仿型機器人。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，贏得了機器人拳擊比賽。

仿人機器人是電影與現實中人們談論最多的，科學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，能與人自由交流，并不斷適應外部環境的仿人機器人。

世界上最早的仿人機器人誕生于日本，1973年，日本早稻田大學教授、“世界仿人機器人之父”加藤一郎成功試制出世界首臺兩足步行機器人WOBAT-1。本田公司1996年11月研制出日本第一臺仿人步行機器人樣機P2，2000年11月推出新一代仿人機器人ASIMO。中國國防科技大學也在2001年12月獨立研制出我國第一臺仿人機器人。

日本ASIMO是目前最先進的仿人行走機器人之一，它身高1.2米，體重52公斤，最高行走時速可達1.6公里。行走時，它可實時預測下一個動作并提前改變重心，因此能非常自如地完成下臺階、彎腰、“8”字形行走等較為復雜的動作。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器人領域的研究主要側重于外形仿真，那么美國的研究則側重用計算機模擬人腦。以科戈機器人為例，這種機器人是美國麻省理工學院人工智能實驗室教授羅德尼·布魯克斯研制的。科戈機器人的大腦由16個摩托羅拉68332芯片構成，和人類的大腦一樣，它能同時處理多項任務。

為了研制出更像人的機器人，目前，無數科學家和科技公司正致力于讓機器像人一樣進行自我學習和思考。以谷歌為例，2012年夏天，谷歌X實驗室創建了一個由16000多個處理器、10億個內部節點組成的“虛擬大腦”。“虛擬大腦”用眾多的電腦模擬人腦中的“神經元”，形成一個“神經網絡”，并為算法提供海量數據，從而使其具備自動學習、識別數據的能力。

在實驗中，“虛擬大腦”通過分析1000萬幀從Youtube上隨機抓取的無標簽視頻剪輯圖片，經過10天時間的運轉，“大腦”自行提煉并創建了“貓”的概念，并從未標記的2萬張靜態圖片中發現了貓是什么樣子，從而實現了“自我學習”。

現在，谷歌公司正在研制在亞原子尺度下運轉的超快量子芯片，這種芯片的運算速度將遠遠超過現有的所有處理器，從而使機器人能夠像人類一樣思考。那么，它究竟何時才會問世？讓我們拭目以待！（編輯/余風）