軟體機器人模擬人類 未來量產的關鍵

2016世界機器人大會邀請到了國內外機器人領域知名學者、專家圍繞「共創共享共贏，開啟智能時代」這一主題進行交流研討。搜狐科技無窮對瑞士蘇黎士大學Rolf Pfeifer教授進行了專訪。

圖1：Rolf Pfeifer 教授接受採訪

Rolf Pfeifer是瑞士蘇黎世大學計算機學的教授，日本大阪大學特聘教授，同時也是蘇黎世大學人工智慧實驗室的主任。他的研究方向主要包括：生物機器人學，軟體機器人，人工智慧等。在機器人大會上，Pfeifer 教授為大家做了「應對機器人的媒體炒作——軟材料途徑」的主題演講，主要圍繞了軟體機器人的發展和挑戰。（以下內容為搜狐科技整理並引用Pfeifer的演講及採訪）

想要和人類更接近需要研發軟體機器人

大多數機器人是用鋼鐵做成的，但是人的百分之八十五都是非常軟性的東西，所以從本質上人是非常柔性和軟性的。而人類之所以有這麼強的感測能力就是因為大多數都是用軟性的材料，如果要打造這種和人類比較接近的機器人就必須要用這種軟性的材料。舉個例子，如果人類想要握住一個硬的東西，抓住一個玻璃杯的話你的手指會隨著它的組織適應它的形狀。如果我們在手指上放一些硬的東西可能就抓不住這個玻璃杯了，所以還是涉及到用什麼材料的問題，軟性材料要測試的話還是要對這個物體進行抓、捏和推，肯定也希望像人一樣抓取這些東西，這些都需要軟性材料的使用。

圖2：Rolf Pfeifer演示軟體材料的優勢——手握玻璃杯

軟體機器人的結構和材料是非線性的，且擁有多自由度，這導致了機器人的動作任務比剛性機器人更加複雜，這對演算法和控制系統的要求非常高。舉個Octobot 章魚軟體機器人的例子，Octobot由硅橡膠製成，其控制系統是一款柔性微流體晶元，內部的閥門和開關由壓力激活，引導液態燃料流過「身體」，從而控制8隻「爪子」的動作。Octobot的身體便是3D列印而成，研究人員將硅橡膠傾倒入一個章魚形狀的模具中，接著用3D印表機朝其中注入特殊墨水，隨後通過加熱來矯正其結構，並使墨水蒸發。在機器人的爪子內部留下一個中空的網路並同大腦相連，機器人的「大腦」通過這個中空管道同爪子「交談」。

圖3：Octobot 章魚軟體機器人

軟體機器人能完成各種特殊的任務，例如爬陡坡、鑽進極其狹小的空間，比剛性機器人更靈活能完成更多的任務。除此之外，它可以更好適應各種環境，受到外界衝擊後也不會產生大的傷害，在空間狹小、非結構下的環境下都可以完成複雜的任務，例如醫療、軍事及探測領域。另外，其材料可以用3D列印等方式來生產，成本也比剛性機器人要低得多。對未來量產機器人也有重要的意義。

軟體機器人面臨的技術性挑戰：跨鄰域學科開發協同

軟體機器人首要面臨的挑戰就是材料學，要進行軟體機器人的技術研發就需要不斷地開發新的材料。目前我們看到的機器人基本上都是硬質材料的，比如金屬、塑料等，這些材料的發展與應用都已經相對成熟了，而我們現在研究的軟體機器人的材料還是有著巨大的發展空間的。到目前為止，大多數在機器人這個領域有建樹的科學家都來自機械工程、電子工程、計算機科學等學科背景，還沒有太多材料科學、生物科學的專家參與到這個領域中來，因此我們下一步主要面臨的難題就是如何推動跨學科的綜合背景的科學家的加入，讓有材料科學、生物科學在這個領域發揮巨大的作用。等到材料科學和生物科學這種跨領域的學科、技術與機器人的開發協同起來的時候，才能夠真正的推動以人為中心的機器人的開發。

除了研發上的難點，社會學、心理學上也有挑戰。人會喜歡和他比較接近的東西，比如說一些娃娃會做的比較模擬，但是心理學上有研究，當「模擬」達到一個臨界值的時候，人會對和他很像的東西感到恐懼。軟體機器人相比於傳統的硬質機器人，會更像人，對此產生的可能的不適應也需要相關的研究。

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