机器人类——超越自然的未来革命

今天,一场史无前例的机器人技术革命,正在改变我们居住的星球。机器人可以帮助我们人类让我们的生产力更加爱强大,社会更繁荣。同时,它们也能消灭我们,成为替代人类的地球新物种。

在不久的将来,机器人会控制我们的城市、金融、甚至私生活,机器人会走进我们的家庭,变得越来越聪明,一旦它们有了自己的思想,就可能会试图消灭人类。我们在电影里感受过这样的噩梦,而这并不是天方夜谭。在2001年的一部电影里,人类制造了一艘拥有尖端技术的漂亮飞船,机器人哈尔要执行人类给出的指令,可是,人类的思维是混乱的,他们给出了自相矛盾的指令,这些指令在逻辑上根本无法执行。于是,机器人说:其然人类总是给我无法执行的指令,唯一符合逻辑的执行方法就是消灭人类,这就是机器人的选择。

我们也许永远无法让机器人拥有人类的常识,有时它们会好心做坏事。如果突然发生地震,我们的水源就是短缺。这时候,机器人的反应首先是救火,它会把所有的水引向起火的地方,这样,城市里就会出现水资源供应混乱,机器人无法判断哪种灾难对我们来说更严重。这样的噩梦并没有让人类放慢研究机器人的脚步,在日本,科学家争相用金属、熟料和硅材料制作机器人。本田公司已经投入巨资试图让机器人步入家庭。

ASIMO是第一台像人类那样走出实验室的机器人,它走进了商业世界。当然,它的设计显得非常友好,决不是那种会用激光攻击主人的机器人。它踏出的每一步都经过了周密的设计,电池智能维持不到一小时,而这是近二十年的研发成果。“我们的梦想就是制造出能给人们的日常生活带来方便的机器人,我今年46岁,如果十年之后这个梦想能够实现,那就太好了。”机器人ASIMO的雏形只是两条机械腿,这是一个绝密计划,本田公司不想让任何外人窥探他们的进展,这个制造于1986年的机器人只能直线行走,每走一步耗时二十秒。提高机器人行走速度是一个巨大的挑战,人脑控制着两百多块肌肉帮助直立行走,对头重脚轻的机器人来说,要靠两条腿行走,计算机必须不断完成平衡动作。“我们试了无数次,它每次都会摔倒。我们不断改进,反复试验,终于制造出了会走路的机器人。”本田的工程师花了几年时间观察人的动作,编制程序,经过四年的改造机器人的时速达到了0.75英里。接着,他们又花了两年教它对付斜坡和楼梯。1993年本田公司开始为这两条腿添加一个像样的身体,“P1号”机器人高6.3英尺,重四百磅,令人望而生畏。它的下一代“P2号”重量更轻,结构也更紧凑。“我第一次看见本田的“P2号”就被它吸引住了,它行走时不会拖着电线,计算机和电池都随身携带,这是相当惊人的成就。本田公司能保守这个秘密长达十年,这同样令人惊叹。”ASIMO是本田公司秘密实验室的最新成果,这个重量只有一百二十磅的机器人使人们相信机器人终有一天将走进我们的家庭。

事实上,ASIMO只是机器人竞赛中的众多选手之一。“H7号”出自日本政府耗资几百万美元的研究计划,他们想制造能完成复杂任务的仿真机器人,比如足球运动员。用眼睛盯球,用脚踢球,这样的人类游戏,对机器人来说却是技术的飞跃。五年前来到日本的詹姆斯是“H7号”的程序员。“如果我让女儿到厨房把桌子上的钥匙拿来,我不用告诉她先抬左脚,再抬右脚,转身九十度,然后进厨房门,她能自动完成这些动作,我们要让机器人也有这样的独立性。”“H7号”能用眼睛盯球自行决定跟球方法,还会带球、踢球,不过它的协调能力还很有限。“H7号”对足球很在行,但对其它运动简直一窍不通,如果让它拾起类球棒就需要一套全新的软件。“H7号”不会用摄像机眼睛寻找球棒,拾球棒的每一个动作必须事先设计,编入软件,也就说如果球棒放在其它位置机器人就无法完成任务。世界上最聪明的机器人在协调性和灵活性方面比不上一周岁的婴儿,拥有几百万行指令的软件仍然无法与人脑相提并论。“为‘H7号’编写软件花了我五年时间,其中有十万多条指令包括移动,拾起物体,把物体从一个位置转移到另一个位置,这套软件不包括物体识别,语言识别和其它功能,也不包括计算机视觉功能。”机器人软件不能互换使用。“机器人的研究史就是不断地、反复地创造,每次开发出一种新的机器人,我们就必须从零开始编写控制它的软件。我相信,如果没有这种知识和经验的积累,机器人技术就不可能前进。”

机器人也可以做得很简单,有四肢和头的仿真机器人比装在轮子上的机器人更为复杂,更容易发生故障。不过,日本人仍然致力于研发仿真机器人,他们相信家庭和办公室很快就需要这样的产品。“日本社会正在步入老龄化,而且速度很快,所以劳动力非常昂贵,而美国有大量的移民,廉价劳动力并不缺乏,如果有真正的女仆或管家,人们当然不需要机器仆人或管家。”在日本,家用和非家用机器人都有着巨大的市场,所以日本政府才会资助工业机器人的开发。“HRP1号”是一个遥控机器人,将来,具有独立性的机器人可能会取代人类工人在建筑工地上的位置。“HRP2号”与“HRP1号”的区别在于软件,它的设计目的是帮助人们完成繁重的体力劳动,控制者通过耳麦下达命令,实现遥控。以金属和硅为材料的劳动力蕴藏着很大的商机,能刺激日本经济,不过,研究者首先要克服几个难题。保持直立是精细的平衡行为,人脑中有一百亿个神经元掌握它也花费了两百万年,“变体二号”是一个小型仿真机器人,它的步法不算完美,不过,在保持直立的基础上与其它仿真机器人相比,它的活动范围令人惊讶,和人类一样,它能自动调整重心。它很灵活,能跳舞,还能完成所有忍者动作。这是能灵活运动二十六个关节的“变体三号”,良好的柔韧性使它成为了机器人里的体操冠军。它的运动由一百三十三个能捕捉压力和位置变化的感受器及陀螺仪进行协调,但这些感受器无法像人脑那样快速处理信息,所以它们经常会摔倒。变体机器人并不想取代人类,它们只是灵活性技术的测试样品。设计者相信,仿真机器人只是未来机器人技术的一小部分。“我们不应该把仿真机器人看作终极机器人,我们开发变体机器人是因为它的技术可以用来制造四腿、六腿甚至汽车形机器人。”

人行机器人刚刚迈出第一步,其它竞争者已经遥遥领先了。

“好了,伙计们,听着,匪徒绑架了人质。至少有一名人质,一名嫌疑犯。使用‘派克波特’机器人。”“派克波特”可以帮助警方或军队执行危险任务。设计者为“派克波特”设定的标准情况是:一名歹徒躲进建筑物里负隅顽抗,警察试图冲进建筑,却对内部情况一无所知,“派克波特”需要爬进建筑里四处查看,用自己的眼睛和耳朵了解门的位置、楼梯的位置、歹徒的位置和数量以及是否有其他人在场、歹徒是否还活着。“派克波特”的遥控距离可达半英里。“光线太暗,我要打开红外镜。”这是一个全能机器人,它的全套传感器能完成各种任务,它携带着摄像头、麦克风、卫星导航装置和罗盘,它能感受位置,遇到障碍还能做出翻滚动作。“我们准备给它装上化学传感器、炸弹、炸弹嗅探器和地雷探测平台,所有你能想到的传感器它都能携带。“派克波特”非常坚固,它可以从三十英尺高空坠落,还能忍耐极度的高温和低温,它能游过深达十英尺的水域,仰面翻到时还能利用鳍肢把自己翻过来。它之所以如此坚固是因为没有可以切断的线路,所有电子器件都是直接固定的。“我在平台上,一切正常。”“楼梯怎么样?”“正常。”“好了,准备好,我数到三就往里冲。一、二、三,上!”这是一次演习,在现实世界里,“派克波特”曾被用来检查纽约市中心的建筑以及在阿富汗的山洞里搜索“基地”组织战士。“你们去把它带过来。”“今天在战争中,在军事或治安行动中,我们极力希望减轻人类生命的损失,这一点非常重要。”“好,机器人会进入走廊。”“派克波特”扛着足以武装一队士兵的监视设备,行进时速仍然高达十二英里。“让机器人转身。”“你看到什么了?”“两个人,一个嫌疑犯,一个人质。嫌疑犯右手拿着一把刀,抵上躺着一个女人。”“上!”“丹尼,准备行动。”“放下枪,把刀放下。”“放下枪,放下武器。”任务结束后,你只需要把它放入卡车车厢。这次警察训练只使用了一个机器人,有些情况需要很多“派克波特”机器人协同合作。

在不久的将来,我们将使用一种新的机器人技术——集群技术。这群小机器人正在领头机器人的带领下协同合作,控制它们的软件从蚂蚁和蜜蜂的行为获得了灵感。“在自然界中,两千万只工蚁和一些体形较大的蚂蚁会为了共同的目标协同工作,它们没有移动电话、没有互联网、没有GPS,却能共同完成复杂的任务,包括认识环境、构筑通道、运送食物、传递信息,我们要赋予机器人这样的智慧。集群机器人可以在无人控制的情况下相互沟通,“跟随”模式使地下沟通变得很容易,在无线电无法工作时,小机器人能把信息传到地面上来。“一个机器人发出指令:来五个人跟着我。马上就会有五个机器人过来跟着它,像一列火车。如果其中一个机器人出了故障,比如马达坏了、或者被缝隙卡住了,另一个机器人会马上过来顶替它的位置。”协作意味着它们可以迅速散开,覆盖很大的地域,对灾难地区绘制实时动态地图。“举个例子,你可以把很多机器人放进燃烧的建筑,它们会迅速散开,它们都带有传感器,能发现高热点在哪里。哪里烟气浓度高,哪里可能有人。这样你就有了一张快速展开的地图,一个机器人是无法完成这项工作的。”它们看上去就像可爱的玩具娃娃,然而,运用类似的技术人们可以开发出杀手机器人,军方一直在开发自己的协作机器人,用以制造移动雷区。一群智能地雷可以在其中一个爆炸后进行重新布阵。不过,无论在地球上还是在太空里,制造者的最终目的还是和平。“这种机器人的造价相对比较便宜,而且坏了一个也无关紧要,如果你想在火星上执行任务,你可以一次投放一千个机器人,着陆时即使损毁80%也没有关系,剩下的20%仍然会四处活动、搜集信息。相反,如果你只有一个非常昂贵的机器人,一旦它坏了,任务就失败了。”这些小巧的使者代替我们承担了风险。“机器人能承受压力、张力、放射线以及外太空脱水,它们不会抱怨,不需要生命支援系统,而且不一定要回收。”太空也会为大型机器人提供舞台,机器人宇航员是美国国家宇航局为执行太空站外人物而开发的遥控机器人,它们不怕太空垃圾和宇宙射线的威胁。在太空站里宇航员戴着特殊头盔和手套,他转头时机器人也会转头,并把看到的图像传送回来,如果宇航员移动自己的手,机器人也会模仿他的动作。仿真机器人的优势在于它能使用为人类设计的工具和装备。当然,回到家里,你需要的是另外一种机器人,这是玩具、是宠物、还是一台真空吸尘器。“帕佩罗”是第一个摆在商店里销售的家用机器人。“你好。”“你好。”“你好吗?”“我很好,谢谢你的关心。”“帕佩罗”是一种装在轮子上的“个人伴侣机器人”,它可以充当你的诗人秘书,记录语音留言、处理电子邮件、操控电视机。“换到6频道。”“好的。”“帕佩罗”会对人的要求做出回应,它能识别六百五十种声音指令,说三千个短语,还能根据容貌识别不同的人,记起他们的血型和生日。“帕佩罗”聆听的时候耳朵会发绿光,你不用怀疑它没有用心听你说话,如果人也能这样很多误会就不会发生。“用户可以很方便地把‘帕佩罗’联入互联网或电话网络,这样就能在外出时了解家里的情况,你可以通过“帕佩罗”检查燃气炉是否关好,还能查看家里的宠物。“帕佩罗”身材很小,靠轮子移动,所以相当稳定。它不会弄伤孩子或踩伤宠物,即使发生碰撞也不容易损坏。“帕佩罗”知道爱抚是一种奖赏,它会因此记住什么是主人赞许的行为,你幻想过会跳舞的家用电脑吗?“帕佩罗”会让你梦想成真。“帕佩罗”就像个两岁的孩子,既可爱又淘气。

二十年的研究成果让我们看到机器人的工作能力,而且它们非常可爱。但是,机器人的自我协调能力很差,需要有人照料,我们需要会学习的机器人。“今天的机器人智力水平相当于螳螂,一只迟钝的螳螂,一只做了脑叶切除手术的笨螳螂。不过,我相信,随着计算机技术的高速发展,到了2020年我们可能会有智力水平相当于老鼠甚至像狗一样聪明的机器人。”国际象棋是一个非常考验智力的棋类项目,1997年,国际象棋大师加里.卡斯帕罗夫被计算机“深蓝”打败了,相反会移动的机器人为什么会那么愚笨呢?“我们至今没有机器仆人或机器管家,真正的原因在于常识。很多我们认为理所当然的事情对于机器人来说很难理解。我们知道水会把东西弄湿,绳子可以拉、不能推,我们知道人死不能复生。”通过给机器人灌输大量信息,我们可以试着让它们了解常识。然而,凭借今天的技术,一位专家级程序员需要花费几个世纪的时间才能把两岁儿童所了解的常识灌输给一个机器人。美国的机器人设计者正在尝试另一种方法,赋予机器人学习能力。“科戈”是一个具有婴儿式学习能力的机器人,它能通过观察和尝试积累经验。“科戈”携带着几个摄像头,能利用广角镜头或特写镜头观察、跟踪物体,察觉运动、分辨颜色。“机器人能看见东西,实际上它们的视力比人类强十倍,可机器人不明白自己看到了什么,它们只能理解一些线条和简单的几何图形。”最初,“科戈”就像一个婴儿,它手足无措,不会分辨物体的边界。渐渐地,通过观察和触摸,它明白了自己的手臂的活动范围,学会了从背景中识别物体。“科戈”知道汽车可以前进、后退,但不能侧向移动,即使玩具车放置的方向改变了,它还是会从前、后两个方向推车。你不必为它一一编制任务程序,但它仍然属于劳动密集型产物。这种机器人有什么优势呢?“我们希望未来的机器人能在主人的知道下学会熨衣服,你做示范,然后告诉它,这就是熨衣服。你来试试吧,我们希望机器人能理解、掌握各种技能并完成任务。”这事“K1号”,现在它还不会熨衣服,但能模仿程序员的身体动作,从它目前的表现来看学会熨衣服只是时间问题。不过,机器人就像婴儿一样,模仿只是智力开发的第一个阶段。如果“K1号”要学习熨衣服,它不但要知道如何在按住衣服的同时移动熨斗,还要知道这套动作的目的是让衣服没有褶皱。为了做到这一点,它必须像人类那样成长、学习新的知识。“这样的设想听起来也许很像科幻小说,不过在很久以后的未来世界,也许每个新生儿一出生,就会有一个机器人伙伴,它会和他一起成长。”将来,机器人会调整自己的行为来适应人类伙伴的喜好,“K1号”还做不到这一点。

戴伦正在教DB机器人玩桌上曲棍球游戏,DB的摄像头眼睛可以跟踪颜色鲜艳的圆盘,在光线充足的情况下,它的成绩还不错。玩桌上曲棍球游戏不但要看到球,还得判断几秒钟后它会落在哪里。学会了用眼睛跟球,下一步就是选择射门方法,是左侧射门还是右侧射门,是推射还是直接射门。当然,战术实施还需要马达的配合。所有观察、推理和行动都需要在瞬间完成,没有时间犹豫。可是,教机器人玩桌上曲棍球有意义吗?“游戏不是目的,别人知道我在研究机器人,第一句话就问:你能做一个洗碗机器人吗?只要有学习能力,DB就可以变成洗碗机器人。”你也许不需要会洗碗的机器人,但我们的确需要能通过观察和模仿掌握新技术的机器人。DB通过观察别人打球提高了自己的技巧,它可以借助回放功能反复进行练习。现在,DB需要的是一项重要技能,声音识别。“通过语言交流你可以像指导人类那样指导DB机器人教它新的技巧,如果你想让DB机器人待在家里熨衣服,你就把它叫过来,对它说:看着,这就是熨衣服,让熨斗从衣服上轧过去,把褶皱熨平,还要注意不能把衣服烧坏。它会通过语言了解这些知识、学到越来越多的技巧。”学习型机器人需要有个好老师。“要机器人学得好,你必须教得好。否则机器人可能会煮熟你的狗,烧坏你的衣服,打碎你的盘子,这都是我们不愿意看到的。”只要机器人能学习,哪怕只是学习如何跳舞,都会让它们向人类更靠近一步。

仔细凝视“科戈”和DB的机械眼睛,我们会意识到它们只是金属机器,将来这一切都会改变。科学家正在设计外表酷似人类的机器人,它们还会拥有类似人类的感情。想要人类与机器人共生,双方需要找到简便的沟通方法,语言只是人类的沟通方式之一,我们还可以通过面部表情传达大量的信息。以为日本顶级设计师认为机器人也应该有这种能力。机器人脸上蒙着非常柔软的硅橡胶,看上去很真实。不过让硅橡胶传达情感并不容易,我们需要用十九条线来代替面部肌肉,为了让表情恰当,这些线必须达到非常精巧的平衡。恐惧、惊讶和愤怒表情运用的肌肉很相似,区分它们相当困难。机器人的表情并没有真实的内涵,它只是个机械演员。“这就是虚拟沟通,我们想知道这些表情会让人们在多大程度上信以为真。”这种虚拟感情有什么意义呢?我们不需要吸尘器和冰箱有高兴或者悲伤的表情,但我们也许需要机器护士给我们喂药时脸上挂着鼓励的微笑,为了让机器人更好地与人类互动,需要为它们安装用于观察面部表情的摄像机。这些摄像机会捕捉我们的表情,机器人通过软件识别其涵义,然后做出恰当的反应。

这是“WE4号”,它已经有了摄像机眼睛,还能对气味和触摸做出反应。“WE4号”表现出了一定的个性,它似乎喜欢红色的球,而且讨厌被冷落。伏特加酒瓶被打开时,它显得很惊喜,它喜欢酒味儿。“WE4号”能做出厌恶、恐惧、愤怒、惊讶、悲伤和喜悦的表情,一旦机器人能即时做出这些反应,它的个性形成也就为期不远了,这对人类和机器人融洽相处非常重要。“成功的沟通关键在于相互认可,两个水火不容的人是无法成为恋人或互定终身的,下一步就是让每个机器人的个性与相应的人类个体相协调。”机器人真的可以有感情吗?这是罗德里对基斯美特的期望。基斯美特是模仿一个还不太会说话的年龄很小的婴儿,它会咿咿呀呀的像婴儿那样反复说一句话,它能了解的词汇并不多,但是有一定的模仿能力,我们可以跟它说话,让它学会简单的东西。基斯美特不是一个表情机器,它确实有自己的情绪。“基斯美特拥有各种感情,对于同样的刺激,它会根据当时的情绪做出不同的反应。我们无法预测某个时刻某一天它会怎样与我们交流。”基斯美特需要各种交流以满足情感需求。一些刺激可以通过色彩鲜艳的玩具得到满足,一旦它自己玩够了,社会需求就会起作用,它现在想跟人交流,正在寻找接近皮肤颜色的目标。十五台计算机负责基斯美特的情绪,沉闷、孤独、刺激、疲劳、健谈或沉默,它的个性仍然很低级,不过机器人正在变得越来越像人类。

科学家正在开发一种双向信号系统,希望植入装置能从身体的其它部位接受信息。“我们想把触觉直接传送到脑部,通过植入脑部的集束电极刺激,在不久的将来,那些四肢瘫痪的病人,可能会重新找回自己的身体、恢复触觉。”从外部刺激大脑也可以控制生物的行为,这只老鼠被变成了机器鼠,它的每一个动作都是由计算机控制的。“这只是一个实验,我们想知道动物对直接输入它们脑部的信号能理解到什么程度。”老鼠的视力很差,它们借助胡须在黑暗中前进。科学家在老鼠脑部接收胡须电信号的区域植入了电极,另一电极植入专门感受愉悦的区域,这样就可以通过向它的大脑发送信号,来控制它的行为。“从某种意义上说,这套系统就像孩子们玩的遥控汽车,操作员用笔记本电脑代替游戏操纵杆发出关键信号。”操纵效果立竿见影,当信号被关掉时老鼠正爬到梯子的一半,它立刻变得不知所措、毫无方向感,直到受到新的信号。塔尔瓦医生相信他的遥控老鼠可以用来帮助人类。“正当我们做这个实验的时候,发生了9.11事件,看着电视上来自纽约的图像,我们意识到我们手中的这项技术可以成为解决很多搜索和救援问题的很酷的技术。”与机械搜索救援装置相比,机械老鼠有很多优势,它们小巧灵活,能连续活动十二个小时以上,比现存任何电池动力机器人的活动距离长得多。而且,繁殖老鼠比制造机器人更廉价。最终,我们将能利用老鼠高度发达的嗅觉,来探测人体或爆炸物。目前这种技术还不完善,而且容易引发道德争议。不过,对人类来说脑部植入技术有助于恢复丧失的感觉,甚至增强现有的感觉。“近年来,生育高峰期出生的人,年龄越来越大,越来越害怕生病,我们会面临越来越多的医疗需求,人们希望通过向体内植入硅质数字连接装置来提高身体素质。”事实上,一些最初用来帮助患者解除病痛的技术,最终为人们提供了一种新的选择。“我们会为人们带来超常的能力,比如超声波。如果你能运用超声波,就可以在不用视觉的情况下察觉周围物体的存在。将来你也许能在黑暗中借助红外线看到东西,还可以拥有超常的反应能力,你会无比迅捷地击球得分。”“在这之后,向人脑中植入无线互联网连接就为期不远了。我相信,在未来的二十年到二十五年后,我们中的很多人,尤其是我们的孙子、孙女将随身携带无线互联网连接。”

机器人将无处不在,几百万个芯片会被植入我们的家具、器皿和服装,每个造价不到一美分。“就像迪斯尼电影描绘的那样,我们会对着茶壶和茶杯说话,对着家具说话。机器人医生已经被淘汰了,我们的衣服里装着芯片,它们会监测我们的健康状况,一旦发生事故,它们会向医疗机构发出求救信号,并在救护车抵达之前下载我们的医疗记录。”

人类也许甘愿让机器人接管这个世界,因为它们不会是硅和金属构成的仿真机器人,而是我们身体的一部分。“未来的机器人就是人类,我们会变成机器人。”把机器人技术应用于人体比制造任何纯粹的机器人更有意义。我们将变成机器人,一种血肉和机械相结合的新型生物,生物学概念上的“人类”将被不断实现技术突破的新物种所取代。“机器人类”的时代即将来临。

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.