新科技快速指南系列之「機器人」：歷史、現在與未來

現代機器人和蹣跚學步的孩子沒什麼不同：看著它們摔倒很好笑，但我們知道，如果我們笑得太厲害，它們可能會演變出一種奇怪的東西，從而有可能引發第三次世界大戰。沒有一個人類的創造物，能夠像機器人這樣令人困惑、敬畏、欽佩和恐懼：我們希望機器人能讓我們的生活變得更輕鬆、更安全，但我們不能完全相信它們。我們正在按照自己的形象設計它們，但我們擔心它們會取代我們。

不過，這種猶豫不決，並不妨礙機器人技術的蓬勃發展。機器人終於變得足夠聰明，有足夠的體力走出工廠和實驗室，在我們中間行走、奔跑甚至跳躍。機器人已經到了。

你可能擔心機器人會搶走你的工作。畢竟，這是資本主義，自動化是不可避免的。但在不久的將來，你更可能和一個機器人一起工作，而不是讓一個機器人取代你。更好的消息是：你更可能和機器人交朋友，而不是讓一個機器人來殺掉你。

機器人的歷史

「機器人」的定義從一開始就令人困惑。這個詞最早出現在1921年卡雷爾·卡佩克（Karel Capek）的劇作《R.U.R.》（全稱為《Rossum""s Universal Robots》）里。「機器人」來自捷克語，意思是「強迫勞動」。不過，這些機器人更像是精神上的機器人而不是形式上的機器人。它們看起來像人類，不是由金屬製成，而是由化學品製成的。機器人遠比同樣的人類更有效率，而且更具謀殺性——它們最終會大開殺戒。

《R.U.R.》將建立不可信任的機器的比喻一直持續到今天。例如，《終結者》（Terminator）、《複製嬌妻》（The Stepford Wives）、《銀翼殺手》（Blade Runner）等等。這並不是說流行文化沒有擁抱更友好的機器人。想想《The Jetsons》中的羅西（Rosie）吧。而且，沒有一個作品能夠比羅賓·威廉姆斯（Robin Williams）的《Bicentennial Man》更家庭友好了。

現實中「機器人」的定義和那些虛構作品中的一樣不可靠。如果你問10個機器人專家，你會得到10個不同的答案。但他們確實在一些一般性的指導方針上達成了一致：機器人是一個智能的、物理體現的機器。機器人可以自主地執行任務。機器人可以感知環境，並進行相應的操作。

你操縱的在周圍飛行的無人機，並不是機器人。但是給無人機自主起飛和著陸的能力，並能夠感知周圍的物體，它就變得更像機器人了。關鍵是智能、感知和自主。

但直到20世紀60年代，才有公司開始開發符合這些準則的產品。就在那時，矽谷的SRI International開發出了Shakey，這是第一個真正的移動感知機器人。這個「輪子上的塔」很有名——笨拙、緩慢、不停地顫抖。配備攝像頭和保險杠感測器，Shakey可以在複雜的環境中導航。這不是一台看起來特別自信的機器，但它是機器人革命的開始。

大約在Shakey在渾身顫抖的時候，機器人臂開始改變製造方式。第一個是 Unimate，用來焊接汽車車身。如今，它的「後代」統治著汽車工廠，以比任何人都高得多的精度和速度完成繁瑣、危險的任務。即使它們被固定在特定的位置，也仍然非常符合我們對機器人的定義——它們是能感知環境，並進行操作的智能機器。

然而，機器人仍然主要局限於工廠和實驗室中，它們要麼在那裡滾來滾去，要麼被卡在提升物體的地方。然後，在20世紀80年代中期，本田啟動了一個人形機器人項目。它開發了P3，可以走得很好，還可以揮手和握手，這讓人們很高興。這項工作的高峰是著名的Asimo，它曾經和奧巴馬一起踢過足球。

今天，先進的機器人無處不在。為此，你需要特別感謝三種技術：感測器、致動器和人工智慧。

感測器。機器能在人行道上運送沙拉三明治，很大程度上要歸功於2004年的DARPA（美國國防高級研究計劃局的縮寫）大挑戰賽，在這個挑戰中，機器人專家組成團隊，拼湊出自動駕駛的汽車，來穿越沙漠。他們用激光雷達來建立世界的三維地圖。隨後私人公司開始競相開發自動駕駛汽車，大大降低了激光雷達的價格，以至於工程師們可以用相對便宜的價格，製造出有感知能力的機器人。

激光雷達通常與機器視覺相結合——藉助2D或3D攝像頭，使機器人能夠構建更好的圖像。你知道Facebook是如何自動識別你的馬克杯，並在照片中標記你的嗎？與機器人的原理相同。奇特的演算法可以自己挑選出來某些地標或物體。

感測器是阻止機器人把我們撞倒的關鍵所在。這就是為什麼一個機器人可以盯著你，跟蹤你，把你的東西拖來拖去；機器視覺還允許機器人掃描櫻桃樹以確定搖動櫻桃樹的最佳位置，從而幫助填補農業生產中巨大的勞動力缺口。

在每一個機器人中，都有一個秘密成分：致動器，這是一個奇特的詞，指的是機器人關節中的電動機和變速箱的組合。正是這種致動器決定了機器人的強度，以及它移動的順暢與否。沒有致動器，機器人就會像布娃娃一樣。即使是像Roombas這樣相對簡單的機器人，也要歸功於致動器。自動駕駛汽車上也裝滿了這些東西。

致動器非常適合為汽車裝配線上的大型機器人臂提供動力，但是一個新的領域，也就是所謂的軟機器人，致力於創建一個全新水準的致動器。與騾型機器人不同的是，軟機器人通常是柔軟的，它們通過使用空氣或者石油來使自己移動。與笨重的傳統致動器不同，你可以疊放一堆這樣的致動器來增強力量：例如，一個叫Kengoro的機器人，用116個致動器拉動纜繩，使機器能夠做出像俯卧撐一樣的人體動作。這是一種比傳統的電動馬達更自然的運動形式。

接下來是波士頓動力公司( Boston Dynamics )，該公司在2013年為DARPA機器人挑戰賽創建了Atlas人形機器人。起初，大學機器人研究團隊努力讓機器完成2013年挑戰和2015年總決賽的基本任務，比如轉動閥門和開門。但從那時起，波士頓動力公司把Atlas變成了一個可以做後空翻的奇蹟，遠遠超過了其他行走困難的兩足機器人。(與終結者不同的是，它不帶熱量。）波士頓動力公司還在研製一種名為SpotMini的四足機器人，當人們踢或拉它時，它會迅速恢復。如果我們想建立一個我們不需要花掉所有時間幫助機器人擺脫困境的世界，這種穩定性將是關鍵。這都要歸功於不起眼的致動器。

同時，Atlas和SpotMini這樣的機器人身體越來越強壯，它們也越來越聰明，這多虧了人工智慧。機器人技術似乎正到達一個轉折點，在這個轉折點上，處理能力和人工智慧正在結合起來，使機器運轉。對於機器來說，就像人類一樣，感官和智能是分不開的——如果你拿起一個假蘋果，在把它塞進嘴裡之前沒有意識到它是塑料的，你就不是很聰明。這是機器人學的一個前沿(複製觸覺，而不是吃假蘋果)。例如，一家名為SynTouch的公司，已經開發出了機器人指尖，可以感知從溫度到粗糙程度的各種感覺。

隨著感測器越來越便宜，人工智慧所需的超級處理器也在經歷同樣的事情。得益於遊戲和虛擬現實技術的進步，GPU正在幫助移動機器人直接在機器上執行複雜的計算，而不是在雲中執行，這意味著如果失去連接，它們仍然可以運行。這對於機器視覺來說特別重要，機器視覺可以讓Kuri這樣的機器人識別你的臉。順便幫你，而不是殺了你什麼的。

理想的情況，就是這樣的。

機器人的未來

越來越複雜的機器可能會充斥在我們的世界裡，但要使機器人真正有用，它們必須變得能夠更加自給自足。畢竟，要給一個家用機器人預先編程，使其掌握可能遇到的每一個物體的操作方法是不可能的。你要讓它能夠自己學習，這也是人工智慧進步的地方。

拿機器人Brett來說。在加州大學伯克利分校的一個實驗室里，這個人形機器人自學了如何去解決孩子們的一個謎題，在這個謎題中，你需要把不同形狀的釘子塞進不同形狀的孔中。它是通過一個叫做強化學習的過程，反覆嘗試來做到這一點的。沒有人告訴它如何把方形的釘子塞進方形的洞中，Brett通過隨機移動並獲得數字獎勵，每次它接近成功時，就能自己學到一些新的東西。當然，這個過程是非常緩慢的，但是隨著時間的推移，機器人專家們將磨練機器在新環境中自學新技能的能力，如果我們不想被束縛在照看它們的工作中，這是至關重要的。

說到這個。在不久的將來，我們將不得不照看機器人。哪怕它們已經變得先進，但它們仍在艱難地應對著我們的世界。例如，它們會跳進噴泉里。因此，至少在短期內，解決辦法是建立呼叫中心，機器人可以在緊急關頭呼叫人類，來幫助它們度過難關。例如，如果醫院的機器人晚上在大廳里行動，沒有人來挪開一輛擋住它的前進的車，它就可以呼叫操作員。操作員將可以遙控機器人繞過障礙物。

人類與機器人之間迅速發展的關係非常複雜，以至於產生了一個獨特的領域——人機交互。使機器人適應人類是很容易的——讓它們變得柔軟，給它們一種觸覺——最大的挑戰是訓練人類與機器相處。以醫院的機器人Tug來說，醫生和護士得學會像對待祖父母一樣對待它——讓它不要礙事，必要時幫助它擺脫困境。我們還必須控制我們的期望：像Atlas這樣的機器人看起來似乎很先進，但它們遠非你想像中的那樣具有很強的自主性。

人類所做的事情，基本上是發明了一種新的物種，現在我們可能有一點點懊悔。也就是說，如果機器人搶走了我們所有的工作怎麼辦？畢竟，即使是白領，也不能免受超人工智慧的威脅。

很多聰明的人都在思考機器發展到足以使人類過時的奇點。這將導致大規模的社會重組和全物種的生存危機。如果我們不再需要工作，我們該怎麼辦？當工業生產用機器代替人工時，收入不平等會不會看起來比指數級更可怕？

這些問題看起來似乎很遙遠，但現在是開始思考它們的時候了。你可能會認為，好萊塢這些年來給我們提供的殺手機器人故事有一些好處：目前，機器的能力可能有限，但作為一個社會，我們需要認真考慮我們要放棄多少權力。以舊金山為例，該市正在考慮徵收機器人稅的想法，這將迫使企業在解僱員工時支付工資。

我不能在這裡向你們保證，機器人不會把我們都變成電池，但更現實的情況是，與《R.U.R.》不同，人類和機器人已經做好了和諧共處的準備——因為這已經發生了。這是多重性的概念，你更可能和機器人一起工作，而不是被機器人取代。如果你的汽車有自適應巡航控制，你可能已經這樣做了，在無聊的高速公路上讓機器人駕駛，而複雜的城市道路上，你來駕駛。

這些機器有望改變人類生活的幾乎每一個方面，從醫療保健到運輸再到工作。它們應該幫助我們開車嗎？當然。(不過，它們有時不得不做出殺人的決定，但好處遠遠大於風險。）他們應該取代護士和警察嗎？也許不是——某些工作可能總是需要人情味。

有一點非常清楚：機器已經到了。現在我們必須要找出如何承擔發明一個全新物種的責任。

One More Thing：13類真實和想像中的機器人

1、皮格馬利翁（Pygmalion）(古希臘)，這是這一切的開端。在希臘神話中，皮格馬利翁用象牙雕刻了一個女性形象，然後發現自己愛上了她。他吻了她，奇怪的是，她感受到了溫暖。所以，阿芙羅狄蒂（愛與美的女神）就把雕像變成了一個真正的人類女性，這樣皮格馬利翁就可以娶她了。從而就產生了一個智能的人形機器。

2、Rossum""s Universal Robots( 1921年)，卡雷爾·卡佩克1921年的戲劇《Rossum""s Universal Robots》將「機器人」一詞引入詞典，儘管這些人工勞動者是由化學製品而不是金屬製成的。它們也比大多數機器人更兇殘，對鞏固「殺人機器」的比喻有很大的幫助。

3、Maschinenmensch (1927)，無聲電影《大都會》（Metropolis）中的人形機器人明星。從技術上講，它是一個雌核動物，意思是一個雌性機器人。這已經發展成為了一個極其棘手的問題，充斥著各種模仿女性的性感機器。

4、Shakey( 1966 )，1966年至1972年間發展起來了一種顫抖機器人，它是第一個真正有感知能力和移動能力的機器人，能夠在房間里繞過障礙物。這要歸功於早期的計算機視覺技術，這種技術如今可以幫助機器識別圖片中的貓，更重要的是，它可以讓自動駕駛汽車感知周圍的世界。

5、StanfordCart（1960），和Shakey一樣，StanfordCart也是一個讓機器自主導航的早期實驗。它裝著四個自行車輪胎到處跑，靠汽車電池供電。一個有趣的事情是：張貼在通往實驗室道路上的「小心機器人車」標誌，曾多次被人偷走。

6、C-PO和R2-D2 ( 1977 )，有史以來最偉大的機器人二人組。

7、終結者( 1984 )，我需要對終結者缺乏痛苦的說法提出異議。機器人學家實際上希望他們的發明能感受到痛苦，原因和你我需要感受到的一樣：痛苦阻止我們傷害自己。終結者能抵擋子彈嗎？當然。但它也需要知道，在何時它的身體/電樞會推得很遠。

8、火星漫遊者（Mars rovers）( 1997年至今)，也許是太陽系中最受歡迎的機器人，自從1997年索傑納號(Sojourner)登陸火星以來，火星漫遊者(總共四個)一直在這顆紅色星球上漫遊。當然，火星車已經變得越來越複雜。如今，上圖所示的好奇號（Curiosity）火星車可以自主地找到最好的岩石，用激光進行爆炸。圖片中顯示的是兩個航天器工程師和四個火星車。

9、Asimo ( 2000 )，本田的第一個人形機器人P1，有6英尺2英寸高。 它的後代，現代的 Asimo，身高略超過4英尺，顯得更可愛。但這並不是重點。本田正在優化其兩條腿走路的機器人，這種技術也許有一天會使它們在探索為人類建造的環境時有用，比如核反應堆。

10、達芬奇手術機器人（daVinci surgical robot）( 2000 ) ，2000年推出的達芬奇手術系統不是外科醫生的替代品，而是一種輔助。醫生可以遙控操作儀器來完成更精確的手術。不過，這也不是沒有壞處的。首先，系統會提高成本。事實證明，醫學院的學生正在這個系統中受到可怕的訓練。

11、Roomba ( 2002 )，是一個受人喜愛的吸塵器。

12、DARPA挑戰的自動駕駛汽車( 2004 ) ，機器人汽車革命始於2004年的DARPA大挑戰賽，一場艱苦的穿越沙漠之旅。DARPA是五角大樓的研究部門，它對把人類駕駛員排除在外感興趣。這項挑戰開始了對自動駕駛汽車的研究，但我們離100%自主的機器人還有很長的路要走。

13、波士頓動力公司SpotMini ( 2016 )，波士頓動力公司是少有的不用擔心廣告的公司之一，它只需要發布機器人做瘋狂事情的視頻就行了。例如，在一周的時間裡，它首先展示了它的SpotMini四足機器人是如何打開一扇門並抓住它讓另一個SpotMini溜過去的視頻，然後是另一個人試圖用曲棍球棒擊退機器人視頻。

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