解碼日本人形機器人：尋找有“心”的人類伙伴

王齊龍

在人形機器人研究團隊負責人菅野重樹看來，未來，機器人和人類將是一種伙伴、朋友的關系，機器人能自我學習，也能意識到人類的重要性。到那一天，機器人將不再是一臺機器。

銀灰色的外墻上裸露著尺寸不一的管道，走在日本早稻田大學西校區布局緊湊的建筑中，宛如走進了一間工廠，與其所在的東京市中心繁華商業區新宿形成了鮮明對比。

菅野重樹的辦公室在中59號樓3層走廊的盡頭，是典型的日本式的狹小簡約風格。約10平方米的空間里，靠墻擺放著一排書柜，再放下4張長辦公桌，過道僅允許一人走過。每張辦公桌上，都摞著一疊疊文件資料。狹小的空間里，BB-8、R2-D2等《星球大戰》系列電影里的機器人玩偶以及菅野重樹研發的與人共生型機器人TWENDY-ONE模型的待遇有些“奢侈”，占據了會客長桌上的約三分之一的空間。

年近59歲的菅野重樹現任早稻田大學創造理工學部部長，并擔任該校未來機器人研究機構的人機共創研究所所長。自上世紀70年代首次在報紙上看到早稻田大學機器人實驗室研發出世界上第一臺人形機器人WABOT-1起，他此后的40多年都與這所高校的機器人研究歷程緊緊地聯系在一起。

看著助理用茶盤端來的大麥茶，菅野重樹告訴《中國新聞周刊》，早稻田大學人形機器人研究的靈感就是從茶敘開始的。

“這是一個夢想，對于未來的一個期望。”菅野重樹說，在他眼中，機器人不是人類的工具，而是伙伴。他研究的終極目標是希望能創造出機器人的“こころ”（直譯為“心”），到那一天，機器人將不再是一臺機器。

“上茶”激發出的靈感

時隔44年，菅野重樹仍依稀記得日本學者成功研發出第一臺人形機器人時的情形。1973年9月，初中生菅野重樹從報紙上看到了日本早稻田大學科學家加藤一郎成功研制出WABOT-1的新聞和這臺機器人的圖片。

這臺取名于早稻田大學英文名（Waseda University）的機器人約兩米高，配置了機械手及人工視覺、聽覺裝置，不僅有擬人化的機械外形，而且可以行走，搬運物品，甚至能用日語與人類進行簡單對話。

約5年后，加藤一郎到中國北京訪問，還在一場報告會上播放了一盤人形機器人WABOT-1的錄像帶。

盡管受制于語言和技術等多方面的局限，在場的中國學者對加藤一郎所作的報告“聽不太懂”，但WABOT-1的影像展示著實讓他們“大開眼界”。

北京機械工業自動化研究所高級工程師曹祥康多年后向媒體回憶說，“這臺機器人看起來非常笨重，出場像‘人猿泰山一樣，十多秒才邁出一小步，但這在當時已經十分了不起了。”

與美國自上世紀50年代開始著重研發工業機器人不同，早稻田大學的科學家不僅關注機器人的功能，而且關注形體設計。

在投身機器人研究前，加藤一郎曾從事醫學工程，他將對人體的探索應用到機器人的研發上，并將自己的團隊描述為從事“生物機械電子學”研究。“這是一項跨學科的科學，旨在用機器復制動物的有機功能”。

1964年，加藤一郎實驗室開展的人工下肢研究，成為早稻田大學人形機器人研究的起點。僅5年過后，加藤一郎就率先研制出世界上第一臺會用雙腳走路的機器人。他也由此被稱為“人形機器人之父”。

菅野重樹告訴《中國新聞周刊》，雖然與美國相比起步較晚，但日本機器人研發能如此快速發展，一方面得益于二戰后日本經濟的快速發展，另一方面則得益于新技術進步提供的支撐。

在1964年10月1日東京奧運會前夕，連接日本東京至大阪的新干線通車運營。而在加藤一郎研發出雙足行走機器人的1969年，美國阿波羅11號飛船也成功登上月球。

菅野重樹說，一連串的科技事件背后，是電氣工程、機械工程和計算機科學等領域一大批新的技術創新投入應用，這是“關鍵的條件”。

就在一次辦公室閑聊中，加藤一郎和好友、從事語音識別研究的早稻田大學教授白井克彥談起了對未來機器人發展的構想。此時，辦公室助理走過來為兩位教授上茶。就是這個日常的舉動，給加藤一郎和白井克彥后來的“思維實驗”帶來了靈感：在不遠的將來，服務型機器人對人類社會來說將十分重要。

加藤一郎和白井克彥決定合作研發人形機器人，還邀請了早稻田大學里的應用物理學和汽車工程學的兩名教授參與，希望將世界上先進的技術應用到項目的研發上。

由于此前在上肢、下肢的機械研究上有豐富的積累，早稻田大學人形機器人的研發從1970年啟動，到1973年就有所突破。

隨著WABOT-1的出現，不少日本青少年對機器人的熱情也受到了激發。其中就包括菅野重樹和同為科幻小說迷的同學。他們迸發出了到實驗室近距離觀看WABOT-1的想法。

1978年的一天，已是高中生的菅野重樹直接去了加藤一郎實驗室。

菅野重樹記得，加藤一郎雖然工作很忙碌，但依然領著他和好友在實驗室里參觀各種機器人和機械手、機械腿假肢。菅野重樹和加藤一郎的師生情，就發端于這段有趣的體驗。

1981年，在早稻田大學理工學部修讀碩士學位的菅野重樹從激烈的競爭中脫穎而出，爭取到了在加藤一郎實驗室擔任研究助理的機會。

人機鋼琴合奏驚艷世博會

菅野重樹開始在實驗室擔任助理后不久，加藤一郎、白井克彥等4名早稻田大學機器人研究者開始尋找下一個目標。他們經常開會討論，希望在WABOT-1的基礎上，研發新一款具有前瞻性的機器人系統。

進入上世紀80年代，伴隨著日本汽車和電子制造業的崛起，工業機器人在日本迅速普及，1980年也由此被稱為日本的“機器人元年”。

加藤一郎和其他科學家決定把研發一款鋼琴彈奏機器人系統作為WABOT-2的目標。他們并不滿足于制造一款可以24小時不停運轉的在工廠工作的工業機器人，而是希望在不遠的將來讓機器人能夠真正走進人類生活。“這樣的機器人需要具有智力，活動靈巧，擁有較強的信息處理系統”。

菅野重樹說，彈奏鋼琴是對機器人信息處理能力的一大考驗。首先，機器人需要具備識別樂譜的視覺系統;其次，機器人的手指、手和手臂等需要協調運轉，關節間還需要做出許多角度的彎曲。

而加藤一郎在實驗室里的幾個碩士生人選中挑選了菅野重樹加入WABOT-2項目，是在他知道菅野重樹會彈鋼琴后。

確定好目標后，研究人員逐步開展實驗，并在不斷實驗的基礎上，修正此前的設想。

令實驗室人員感到措手不及的是，1982年的一天，加藤一郎告訴他們，應日本政府的要求，WABOT-2將于1985年3月在日本科學城筑波舉行的科學技術世界博覽會開幕式上演出。

研究團隊起早貪黑加緊工作，就在距離世博會開幕僅剩6個月的時候，WABOT-2正式對外發布。加藤實驗室的合作企業住友電氣工業株式會社在余下的時間里制造出了改進版WASUBOT。

開幕式那天，在日本政府主辦的“人類和科學技術”主題展區里共展出了3臺機器人。除了一臺由東京理工大學研發的四足機器人外，余下兩臺都來自早稻田大學，分別為兩足站立行走機器人WHL-11和WASUBOT。

機器人WASUBOT與日本NHK交響樂團共同演奏，是那屆科學技術世界博覽會讓人印象最深的畫面之一。臺下的觀眾通過舞臺大屏幕，可以清晰地看到WASUBOT的10根手指在黑白琴鍵上靈活跳躍。

菅野重樹和同事們為WASUBOT提前“排練”了很多首曲子，第一首曲子是當紅的日本女歌手松田圣子的《玻璃蘋果》配樂。

“是的，就像我們常說的，我們能夠做到。”從四足機器人，兩足站立行走機器人，再到WASUBOT在開幕式上的人機鋼琴合奏，菅野重樹說，日本政府通過展區中3臺機器人的展示，希望向外界傳達出體現人類的進步和成就。

“去思考機器人的概念和哲學含義，而不是技術”

在機器人研究學界里，曾擔任日本機器人學會會長的加藤一郎地位極高。事務繁忙的他，也不經常在實驗室出現。

不過，相比于其他學生，作為研究助理的菅野重樹擁有更多和加藤一郎接觸的時間。加藤一郎時常會讓他思考，在未來，機器人對于人類而言，應該怎樣去定義，人與機器人應該是怎樣的一種關系。

“我從加藤一郎教授身上學到最多的，是如何去‘做夢，去思考機器人的概念和哲學含義，而不是技術。”菅野重樹告訴《中國新聞周刊》。

1991年，在早稻田大學科學與工程高級研究中心，加藤一郎和參與過兩個WABOT項目的研究人員共同啟動了人形機器人的新項目。他們認為21世紀將會實現人與機器人共生的社會，也希望通過這一項目探索人與機器人如何實現和諧交流。

不幸的是，1994年6月，加藤一郎突然離世。但他在早稻田大學的人形機器人研究事業沒有因此中斷，從加藤實驗室畢業的研究人員分別支撐起了不同的研究領域。

其中，高西淳夫延續了實驗室著名的兩足行走機器人的研究。而研發“人類共生機器人”（human symbiotic robot）的重擔，則交到了菅野重樹的身上。

1999年，菅野重樹的實驗室成功研發出共生機器人WENDY。這款機器人有一雙粉紅色機械手臂，里面的每個關節都以被動式安全阻抗結構來設計，能夠吸收、減緩外部沖擊力。同時，它還有一雙靈活的仿真手掌，能往煎鍋里打雞蛋，并保持完好形態。

幾乎同一時期，日本企業索尼、本田相繼推出了寵物狗機器人“Aibo”和兩足站立行走式機器人“Asimo”等娛樂型機器人，攪動了日本的消費市場。

不過，菅野重樹認為，盡管娛樂型機器人備受歡迎，也讓兩足步行技術受到很大關注，同時醫療和工業機器人也很重要，但日本社會面臨日益老齡化的危機，人形機器人領域的研究仍顯得不足。

WENDY系統同時具備的靈活性和安全機制，在菅野重樹看來，才是攻克機器人與人類如何共同相處難題的關鍵點。

在出席一場學術會議時，菅野重樹發表的關于WENDY系統的報告和相關展示，引起了日本一家大型企業的重視。這家企業希望與菅野重樹合作研發新一款人類共生機器人，并牽頭協調多家企業共同出資投入。

從菅野重樹實驗室公布的信息來看，除了部分企業至今不愿意公開名字等信息外，包括富士通、豐田中央研發實驗室等企業或機構都相繼成了這一項目的合作伙伴。

歷時7年多后，菅野重樹實驗室研發的更高性能的人類共生機器人TWENDY-ONE亮相。菅野重樹說，這也是世界上第一臺完全意義上的人類共生機器人。與WENDY相比，TWENDY-ONE有著強大的動力。

2007年11月28日，在早稻田大學舉行的發布會上，約1.47米高、有著橢圓形曲線設計的TWENDY-ONE機器人的兩只前臂足以承載34公斤的重量，能協助躺在床上的人坐到輪椅上。其中的奧妙之處，就在TWENDY-ONE的一雙手。

在早稻田大學41號樓的展示室里，參觀者能看到TWENDY-ONE機器人的原型機。

TWENDY-ONE的手掌上雖然只有4根手指，但設計得與人類手指幾乎一樣。指尖采用了軟性材料，并嵌入了有壓力控制功能的指甲，同時還嵌有6維力覺傳感器和分布力覺傳感器，得益于此，TWENDY-ONE機器人能夠做很多精細動作，包括拿起吸管、做早餐等。

在菅野重樹看來，如果一款機器人能夠做家務，那么它就同樣能夠被應用到公共服務中，比如當司機和服務生。

TWENDY-ONE機器人的出現正契合已經進入老齡化社會的日本的養老和看護需求，作為菅野重樹實驗室合作伙伴的很多企業都希望能讓這款機器人投產。但菅野重樹說，原型機的研發費用高達數十億日元，單是一只手的造價就高達2000萬日元（約合人民幣120萬元）。

早稻田大學創造理工學部部長菅野重樹。

盡管成本高昂，但所有合作企業或機構均能從TWENDY-ONE項目中獲取一切研究成果信息。菅野重樹透露，已有牽頭的匿名企業將項目成果應用到實際生產設計中，并生產出多款機器人。

“我們認為每件物品中都有‘心和‘靈魂”

在東京的大型商場里，軟銀機器人Pepper、Magokoroid Robot等人形機器人被擺放在顯眼的位置上。但它們顯得有些“孤獨”，路過的顧客少很停下腳步和它們互動。即便有采購商品的需求，人們更多是找商場里的服務員。

2015年6月，日本軟銀開始對外發售Pepper人形機器人，曾一度受到追捧。僅一年間，這款售價1萬元人民幣的機器人在全球范圍內共售出了近1萬臺。有媒體認為，這昭示了機器人正在從科幻、科研、生產領域，逐步走入人們的生活。

日本政府也看到了這一風口，在2015年1月對外發布了為期5年的《機器人新戰略》，希望讓日本這一“機器人大國”不僅能夠在工業機器人市場中占據優勢，而且要在新興的服務型機器人市場占據先機，鼓勵從制造業工廠生產到民眾日常生活等各個領域都廣泛應用機器人。

然而，從軟銀機器人Pepper的應用實踐來看，市場上的人形機器人與人類的交互性仍較差。甚至有批評聲音認為，每月需要商家繳納維護費用的Pepper，只不過是店里吸引孩子的“玩具”。

除了靈活性和安全性，菅野重樹告訴《中國新聞周刊》，人形機器人真正走入人類日常生活，還需要實現可適應性。

菅野重樹舉例說，大型超市或醫院往往很擁擠，機器人跟隨人類同伴出行，很可能會與其他人相撞，所以機器人必須學會如何保護自己的安全。而這也是菅野重樹和他領導的實驗室正在努力攻克的一個難題。

雖然實際應用中遇到不少難題，但日本軟銀旗下自動駕駛公司SB Drive已經開始研發Pepper機器人的新用途，讓其在無人駕駛公交車上充當向導。

SB Drive的首席執行官佐治友基說，不久前在沖繩進行無人駕駛公交車實地道路測試中發現，如果在車上放置顯示器發布實時信息，較少能吸引乘客的注意，但換上Pepper機器人來扮演這一角色，乘客獲取信息的幾率較高。

“人形機器人的外形與人類相似，外觀的熟悉感更能引起人們的注意。”佐治友基告訴《中國新聞周刊》。

與歐美國家作對比時，人們會發現日本社會對人形機器人的接納程度顯然高得多。

“Robot（機器人）”這一詞語最早來源于捷克作家卡雷爾·卡佩克筆下的科幻戲劇作品《R.U.R.》里的“機器勞工”。此后，出現在歐美地區的科幻作品里的機器人，則比較多地被描述成“會對人類造成傷害”，在外形上也多為仿造生物。

早稻田大學教授高西淳夫在前往德國、荷蘭等歐洲國家進行交流時也發現，他們對人形自動機器從根本上還存在抵觸情緒。

“對方提出‘技術方面的話題大約占用一半時間，剩下一半請您給我們講講為什么只在日本會有這么多仿人機器人吧。”高西淳夫曾表示，在歐洲人的意識深處，基督教文化影響根深蒂固，他們認為“造人非上帝不能為之”。

但日本人則不同，他們有著悠久的自動機械人偶制造歷史。早在17世紀的江戶時代，時鐘工匠竹田清房就利用發條結構制作出端茶玩偶。

這份對機械玩偶的喜愛，也延續到了現代日本人身上。2003年4月7日，是日本漫畫作家手冢治蟲創作的機器人角色阿童木的“誕生日”，日本社會再度掀起了阿童木熱潮，日本鐵路公司JR全線火車站當天播放著阿童木動漫的主題曲。

“在日本，我們認為每件物品中都有‘心和‘靈魂。我們稱之為‘萬事萬物之神（日語為‘八百萬の神）。”菅野重樹拿起茶盤上的茶杯說，“我能感覺到它里面有魂。”而一旦機器人有著人類或動物的外形，日本人對它們的這份感受將更加強烈。

這份獨特的感知也影響著早稻田大學機器人科學家的探索道路，加藤一郎生前就和菅野重樹開始研究機器人的“心”項目。加藤一郎認為，人類在21世紀將迎來個人機器人和“改造人”的時代。

菅野重樹說，人工智能僅是“機器人之心”的一部分，還包括了神經網絡、深度學習等，涉及生物技術、生物力學等學科的內容。擁有“心”的機器人將會擁有真實的情緒、真實的智能，這些都不是通過提前編程來實現的。

“這一項目的研究成果將是某種生物，不再是機器嗎？”針對《中國新聞周刊》的這個提問，菅野重樹很確定地回答：“這是一個夢想，是機器人發展的終極目標。”在他描繪的未來世界里，機器人和人類將是一種伙伴、朋友的關系，機器人能自我學習，也能意識到人類的重要性。

但菅野重樹也坦言，“距離這一目標還遠著呢。”