层出不穷的科幻电影不断向我们描绘着未来世界的情景:一群面目体态与人类无异的机器人,正越发承担着更为强大的社会功能。唯一的区别,仅仅在于它们的身体里没有血管和神经,而是导线与电路板。然而,真实的机器人究竟发展到什么程度了呢?2009年5月19日,随着ASIMO在北京市朝阳区青少年活动中心的亮相表演,答案渐渐清晰。
由日本本田研发的ASIMO,代表着当前类人型机器人的最高水平,在它的“身份证”上有如下信息:“ASIMO来自日本,天蝎座,身高130厘米,体重54公斤,特长是跳舞、足球和音乐指挥。”
除了双足行走自如、时速6公里的奔跑外,ASIMO可以根据人的举动做出退后一步让路或是直接前行错身经过等智能反应,还可以翩翩起舞、端茶猜拳、推车前进,它的智力已经与3岁幼儿无异。
然而在ASIMO灵动可爱的背后,是漫长而艰辛的研发过程。本田技研工业(中国)公司广报部科长朱林杰告诉记者,ASIMO的研发从1986年就开始了。当时科学家的目标是,要创造出一个可以在人类生活空间内自由活动,具有极高移动能力和高智能反应的类人型机器人,服务人类。
研发的第一步是实现机器人的自律行走,也就是让ASIMO可以在房间内的物体间移动并能够上下台阶。“这其实是非常困难的。人类的行走是依靠大脑发出指令,然后通过神经传导到肌肉,这个过程是非常迅速的。但如果让机器人模拟实现,就非常复杂。首先计算机要接收环境传来的信号,然后通过程序把命令传递给机器关节,再通过液压使关节活动。”哈尔滨工业大学机器人研究所副所长李瑞峰说。
朱林杰告诉记者,人类在行走时,路面的触感来自脚关节,脚关节除了可以保持纵向稳定外,还可以在横穿一定角度的坡地时,感知地面的高低变化。而膝部以及髋部关节,则在上下台阶及跨步时发挥作用。因此在ASIMO身上,也有许多类似的仿真关节。
但只有这些,ASIMO走路时还是会摔倒,这是因为它没有平衡器官。“人类之所以能够自如行走,主要依赖于三类平衡器官:分别是内耳耳石感应速度;内耳半规管感应角速度;肌肉和皮肤则感知更细微的信号,比如关节运动的角度、脚面的压力等。为了让ASIMO可以稳稳当当地活动,科学家又在它的身体里安装了“关节角度传感器”、“六轴向力传感器”以及确定位置的“速度传感器”和“陀螺仪”。
乍听起来,这是四个枯燥而高深的词汇,不过解释起来并不难懂:ASIMO的眼睛是一台摄像机,在锁定并计算好行进路线后,“陀螺仪”负责惯性导航,修正行走线路的偏差;“六轴向力传感器”用于测量台阶的级数,使ASIMO能够连续通过较长的楼梯而不会失足;“关节角度传感器”用于测量地面是否平整,以便使ASIMO可以聪明地躲过沟沟坎坎;“速度传感器”则保证ASIMO不会因为超速而摔倒。
当ASIMO终于可以自如行走后,研制工作的重点转移到躯体与腿部的协调组合,以及其他的类人技术攻关上。不要小看ASIMO的外型,它的设计也是很有讲究的。朱林杰说,ASIMO的尺寸保证它能够操作电灯开关和门把手,并在桌旁和工作台旁进行工作,它眼睛的高度应与成年人坐在椅子上时的眼睛高度在同一个水平面上。理想的机器人身高应介于120厘米至成人身高之间,而ASIMO则拥有相对完美的130厘米。
进入21世纪后,机器人的研发越发突飞猛进。李瑞峰告诉记者,我国也研发出了“保姆”机器人,该机器人配备双目视觉系统,可以准确辨别前方的目标,一双灵巧的作业臂可以灵活转动,它可以走进家庭陪护老人,除了能完成端茶倒水等日常工作外,还有十分丰富的表情。
在李瑞峰看来,未来机器人将不再是单纯的机械工程产物,人类正不断在研发中加入生物学、医疗工程学的元素。比如已经有人把芯片植入鸟的大脑中,通过电子技术予以控制,使鸟向指定的方向飞行。尽管这只鸟仍然保留肌肉、血管和神经,飞翔也依旧通过翅膀的振动来完成,但由于大脑被控制,它已经变成了机器鸟。如果有一天人的思维被破解,并通过生物芯片植入机器人体内,那么机器人也会拥有推理、分析、判断能力,甚至拥有喜怒哀乐、爱恨情仇。也许有一天,一个人类男子会和一个机器美女谈恋爱,一个机器大盗也会制定出周密的“夺宝计划”。
毫无疑问,如果科学果真发展到那一天,人类社会的现行生活准则必然会受到巨大冲击。因此,提前界定和规范“人机相处”的伦理关系显得尤为重要。其实在文学作品中,这类话题早就有所探讨。不管是《铁臂阿童木》还是《变形金刚》,其中尽管有反人类的邪恶机器人,但是善良的机器人一旦拥有人类爱的能量,就变得无比强大,成为人类坚强的同盟。
为了防止机器人伤害人类,科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”:1.机器人不应伤害人类;2.机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;3.机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。这是给机器人赋予的伦理性纲领,研究机器人的学术界一直将其视为开发准则。
不过,中国自动化学会机器人竞赛委员会主任、清华大学计算机系教授孙增祈认为,机器人广泛参与人类活动的时代还远未到来。“现在的机器人在功能上还没有达到人们的要求,比如让它们做引导员,尽管理论上可行,但在现实中,由于展厅环境复杂,机器人在判断、识别以及移动上还无法像人类那样施展自如,很多表演都需要有技术人员在旁协助。而且目前机器人应用的大多是尖端技术,成本过高,还很难批量生产。一台机器人动辄几百万元,甚至上千万元,不是普通单位和家庭能够消费起的。另外,现在还有种观点认为,机器人还不具备情感和拟人的外型,由它们来陪护老人和小孩,会使被陪护者缺乏亲情关怀,不利于身心健康。”
但尽管如此,我们仍然从ASIMO看到了希望。在展示过程中,现场的很多小朋友都告诉记者,ASIMO好像也有生命,非常愿意与它做朋友。无论电影缔造的那个卓越的“机器人时代”最终能否到来,何时到来,至少,我们从未停止探索。