机器人技术的奇妙未来

机器人技术的奇妙未来100欧元即可拥有一位加拿大研究人员希望通过一种售价仅为100欧元的机器人与玩具工业之间的联姻，来帮助机器人技术开创一片瑰丽的天空。从现在来看，虽然离机器人真正大规模地融入人们的生活还非常遥远，但从那些价格低廉、小巧可爱的机器人身上，我们却不难看到机器人技术的奇妙未来。当马克·蒂尔登（MarkTilden）站在他老板的玻璃门前欢迎客人时，几乎所有来访者都对他身边的那个家伙感到惊奇。肩膀宽阔、身体结实的他站在一个身材小巧的“罗伯萨皮尔”（Robosapien）模型前面，这个模型完全能像他一样伸开双臂，并用有力的双手拥抱他，只是这个机器人头上并没有戴着这个大不列颠出生的加拿大人头上戴着的牛仔帽，他戴着的是一个头盔。而且，蒂尔登身高两米左右，而罗伯萨皮尔身高仅为35cm。蒂尔登非常乐于承认，他创造出的这个机器人还有一些坏习惯，比如罗伯萨皮尔会打饱嗝、放屁、四处闲逛，说话的态度相当没礼貌等。他的“语言”是一种没有人能听得懂的咕哝声，蒂尔登戏称其为“穴居人语言”。机器人行为当人们把罗伯萨皮尔与索尼的“克里奥”（Qrio）或者本田的“爱希莫”（Asimo）进行比较时，他身体里的7个马达和少得不能再少的电子元件所具有的功能的确让人失望。然而罗伯萨皮尔的售价只有100欧元，而不是像索尼的“克里奥”那样需要50000欧元。正如他的发明者自豪地宣称的那样，罗伯萨皮尔是由标准的玩具元件组成的。通过他脚上的4块电池供电（同时保证其行走的稳定性），他可以最多活动20个小时。“在行进过程中，我们借助运动产生的力让罗伯萨皮尔迈出下一步，因此，它几乎可以像真正的生物那样走路。”马克·蒂尔登解释说。非传统的机器人设计当罗伯萨皮尔从1米高的空中落下来时，他的胳膊会扭过来，头会撞到地上。不过，一把螺丝刀就足可以将这个机器人修复。当我们把罗伯萨皮尔背部的4个螺丝拧开后，我们会看到，在其胸部和背部都有一个防护罩，以保证机器人在摔倒时不会损坏。在这些防护罩的后面，就是罗伯萨皮尔的“大脑”和“五脏六腑”。在罗伯萨皮尔内部，各个部件之间几乎很少有焊接在一起的，大多数部件都是通过插头连接在一起。在众多组件中，一个只有扑克牌大小的主板是整个机器人的核心，它不仅连接着罗伯萨皮尔内部的所有其他元件，而且众多业余机器人爱好者们为了给机器人增添功能而自行设计的各种零件，也要安装在这上面。“最大的挑战是必须要在全球范围内满足各个政府对于玩具所规定的安全条例。”蒂尔登强调说，这是机器人研究人员必须完成的一项别无选择的艰难任务。非传统的机器人设计有些人把蒂尔登想像成为一名“塑料玩具的外科医生”，这位44岁的科学家放弃了在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LosAlamosNationalLaboratory）的有关美国军事方面的研究工作，转而全身心地投入到玩具制造当中。在这里，蒂尔登把以前在沃特卢（Waterloo）大学所积累的经验转化为研发廉价机器人的热情。他从卓越的机器人学者罗德尼·布鲁克斯（RodneyBrooks）那里受到启发，把“BEAM”概念应用到生活之中。BEAM这个首字母缩写代表的是“Biology、Electronics、Aesthetics、Mechanics”（生物学、电子学、美学、力学）。BEAM概念主要是在对人工智能领域的研究结果强烈不满的背景下诞生的。事实上，我们现在对于人工智能的理解与50年前科学家们创造出这个概念时并没有什么太大的差别。不过，BEAM并不是“人工智能”概念的延续，而是“非正统的”，是关于设计可以在实际中使用的具有动功能的机器人的一个概念。提出BEAM这个概念后，很多科学家开始思考一个问题：为什么对大自然母亲如此简单就得到的东西进行人工仿造就这么困难？对于这个问题，蒂尔登的解释是，关键在于无生命的创造物是用数字逻辑工作的。我们知道，狗、金鱼和人都是靠波的形式思考，而只有计算机用0和1思考。在过去一百年的时间里，我们一直试图使用模拟技术来制造机器人，而在BEAM概念打造的机器人中，研究人员有意识地放弃了复杂的电子学原理。罗伯萨皮尔的四肢可以相互独立的活动，而巧妙设计的弹簧原理则可以让运动过程只需要很小的推动力即可实现。所有的能源供应都由脚上的电池负责，其结果是这个结构可以对像光亮或者是人为的阻挡这样的外界影响做出反应。更重要的是，完成这些动作并不需要机器人拥有强大的计算性能。蒂尔登还从军事方面的研究中获得灵感。使用“粘着元素排列”（CohesiveElementalArrays，CEA）概念，可以把机器人想像成可以通过不同模型组织起来的小型积木。蒂尔登希望把这个人们熟知的源于纳米技术的现象应用在宏观物体上。简单意味更好机器人技术：从军事实验室到儿童游戏室五年前，玩具生产商Wowwee的总裁彼得·扬诺夫斯凯（PeterYanofsky）与蒂尔登通了电话，并把他邀请到了香港。随后，蒂尔登就参与制作了一期在“探索频道”播出的节目。从那儿以后，蒂尔登就发现了一个新领域，一些用很少的钱就可以实现的新鲜设想，并乐在其中。当时，他首先为Wowwee公司设计出了“B.I.O.Bugs”，一个基于他的BEAM概念的机器人的玩具版本。接下来，他所面对的挑战就是设计一款真正的人型玩具机器人。作为一个普通百姓可以买得起的玩具机器人，其售价应该在100美元之下。“当然，我们必须为此做出一些妥协。”蒂尔登说，“我们的第一款原型产品看起来更好。”通过手上的两个红外LED灯，罗伯萨皮尔能计算出他与物体之间的距离。尽管罗伯萨皮尔还不能从地上捡起一枚硬币，但对于一款玩具来说，他仍然需要遵守相关的安全条例。为此，Wowwee公司必须要减小罗伯萨皮尔手部的“肌肉”能使出的力量。在传感器配置方面，罗伯萨皮尔几乎无法与比他贵出很多的竞争对手相提并论。在他腹部的一个麦克风可以测量震动和他后脑上的轻微撞击，同时在奔跑过程中遇到障碍物时，罗伯萨皮尔会通过简单的触觉传感器感知到这一点。罗伯萨皮尔对于外界影响所做出的反应仅此而已，当人们不通过红外对其进行遥控时，罗伯萨皮尔常常就只能傻傻地呆在原位一动不动。尽管如此，或者说是恰恰因为这样，全球众多的“罗伯萨皮尔爱好者”们都全身心地投入到加强罗伯萨皮尔的“智能”工作上来。例如，一款被称为SapBench的程序会把带红外接口的Palm-PDA产品转换为可编程的罗伯萨皮尔控制器。弗莱堡大学的研究人员则给罗伯萨皮尔添加了“眼睛”：一个摄像头，并在机器人体内嵌入了Pocket-PC的芯片。利用这样的结构设计，弗莱堡的研究人员在2004年Robocup大赛的“类人机器人联盟”中，在“技术挑战”这个项目中获得第三名。此外，人们还发明了一种新的用于控制“罗伯萨皮尔”的所谓“打斗芯片”（Fightchips），该芯片可以对两个相同的机器人在同一个空间中相互不干扰地进行控制，因此他们可以相互打斗。由于所有的罗伯萨皮尔玩具在全球范围内都遵从同样的遥控代码，因此一枚“打斗芯片”最多允许有15个通道，也就是说最多能同时控制15个机器人。家用机器人来自中国的“平民用机器人”为了最大程度地降低这种“平民用机器人”的制造成本，Wowwee公司让位于广东省东莞市的一家工厂里的数百名女工来生产这些玩具。她们坐在流水生产线前面，每周六天，每天十个小时重复着同样的工作步骤：组装机器人的手臂，调整机器人的脑袋或者擦亮罗伯萨皮尔白色的上身。“在中国大陆的这种生产过程进行得越深入，我们就越能更廉价地制造出这些机器人产品。”研究人员对此解释说。这家工厂属于中国的一家企业——华盛国际集团（wahshingInternational）。作为罗伯萨皮尔的诞生地，这里没有任何浪漫的情调，一切都在有条不紊地进行当中。除了罗伯萨皮尔以外，这里还出产很多其他玩具，例如数以百万的让全世界的父母们哭笑不得的麦当劳“欢乐大餐”中的玩具，也出自这里。“为了在把罗伯萨皮尔投入到大规模生产之前把最后的问题都解决，我带着我的团队整天泡在车间里。”蒂尔登回忆说。机器人会长时间处于呆滞状态是设计者们面临的最后一个棘手的问题。为了解决这个问题，小小的罗伯萨皮尔会被请到测试实验室里，蒂尔登的三名同事在几个月的时间里用超人的毅力，按照一定的节奏，在一个无限循环的过程中对12个机器人进行分别测试。据称，最后没有一个塑料小家伙会傻呆呆地站在那里不动。在拉斯维加斯的CES电子展会上，Wowwee现在又展出了新一代的玩具机器人。“第二代罗伯萨皮尔更大，而且200美元的价格与其前代产品相比也更高，当然看起来也更好。他现在可以绕过障碍物，并能接住朝他扔过来的东西。他甚至能看到彩色的东西，并能分辨出立体声声音，还能确定声音的来源。除此之外，第二代罗伯萨皮尔更聪明伶俐，它能坐下，躺下，并能用更有力量的手拾起东西再扔出去。最令人高兴的是，第二代的罗伯萨皮尔也把原来的“穴居人方言”丢在一边了。为机器人设计的宠物为机器人设计的宠物为了不让罗伯萨皮尔感到孤单，他的发明者又给他找了一些“宠物”，包括一个机器狗（机器宠物，69美元）和一个机器恐龙（机器猛禽，99美元）。尽管它们的价格很低，但这些机器宠物在某些方面甚至要比它们的索尼兄长“爱宝”（Aibo）表现得更好。这些机器宠物们可以完成一些相对复杂的动作，例如当他们跌倒时，可以凭借自己的力量再站起来。作为专为经理人设计的玩具，他们配备了近距离传感器，因而变得更“敏感”。这些机器动物能识别出写字台的边缘在什么地方，因此绝不会从桌角上一头栽下去。而之前在CES上展出的机器狗和机器恐龙还不具备这些功能。而且，这些机器狗和机器恐龙还会自动追踪一个特殊的光点，自行向光源方向前进。此外，在一种被称为“监控模式”的状态下，机器狗和机器恐龙还可以在一定的区域内随意漫游。令人兴奋的是，第二代罗伯萨皮尔甚至还可以遥控这两个机器动物。不过，从根本上讲，无论是罗伯萨皮尔还是机器狗和机器恐龙，他们都还只是“玩具”而并非有什么实用功能的“家务机器人”，对此，发明者蒂尔登明确表示：“迄今为止，我还没有看到一个家务机器人，可以自主完成某项工作而不需要人的控制。”不过，他同时也宣称，一个由机器人代替人类完成诸多家务劳动的未来“并不是梦”。“多年前，我在家里就想构建这样一个环境：负责擦窗户的机器人把苍蝇吓走，这个苍蝇在惊慌之中飞进我的捕蝇机器人中，这个机器人把苍蝇杀死，然后把它扔到地上，而我的吸尘机器人则负责把苍蝇的尸体收拾起来。”