高榮偉

研制與人類外觀特征類似，具有人類的智能、靈活性，并能夠與人交流，既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動，不斷適應(yīng)環(huán)境的機器人，一直是人類的夢想之一。近些年來，隨著機器人文化的發(fā)展及其技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會的方方面面，一場社會文化的嬗變正在全球各地悄然進行。

從機器人文化到現(xiàn)實版機器人

“機器人”一詞來源于捷克作家卡雷爾·恰佩克。1920年，恰佩克在他的科幻戲劇《羅素姆的萬能機器人》中，創(chuàng)造出了一個令人耳目一新的詞匯 ——robot （機器人）。在捷克語里，“robot”是苦役、勞工的意思。

機器人，這個不是由碳水化合物，而是由鋼鐵和線路組成的“人”，立刻引起了全社會的極大關(guān)注并得到世界的廣泛認同。1942年美國著名科幻小說家阿西莫夫提出“機器人學三大法則”：“機器人不得傷害人類；機器人必須服從人類的命令，除非這條命令與第一條原則相矛盾；機器人必須保護自己，除非這種保護與以上兩條原則相矛盾?！边@三個原則被后世無數(shù)的科幻小說及影視作品引用，被人們奉為經(jīng)典。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學術(shù)界默認的研發(fā)原則。機器人這個詞匯迅速風靡世界，與此同時，作為一種獨特的文化現(xiàn)象，機器人滲透到了科學、哲學、文學、電影、藝術(shù)等各個方面。

在阿西莫夫創(chuàng)作一系列機器人短篇科幻小說并提出“機器人學三大法則”時，世界上還沒有機器人。然而，僅僅過了17個年頭，到了1959年，美國英格伯格和德沃爾就制造出世界上第一臺工業(yè)機器人，宣告機器人從科學幻想變?yōu)楝F(xiàn)實。隨著機器人技術(shù)的不斷進步，機器人的用途日益廣泛，被應(yīng)用于生活、生物技術(shù)、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。機器人文化現(xiàn)象精彩紛呈。

日本在1967年由川崎重工業(yè)公司從美國Unimation公司引進機器人及其技術(shù)，并于1968年試制出第一臺川崎的“尤尼曼特”機器人。由于日本當時勞動力顯著不足，機器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎。經(jīng)過短短的十幾年，到80年代中期，已一躍成為“機器人王國”，其機器人的產(chǎn)量和安裝的臺數(shù)在國際上躍居首位。

時下，日本機器人正在悄然變化，原來只能干那些險、臟、累等粗活的機器人，如今也開始文雅起來，可以與人交流，甚至成為家庭的一員。在這類機器人中最為先進的是橫濱機器人博覽會上展出的“BN-7”，它的眼睛是兩個數(shù)碼相機，捕捉人的面孔特征后，可記住7個家庭成員的面孔。家人出去時，它會說，“請早點回來”；家人回來時，它會說，“請進，請休息”等。如果主人發(fā)火打它，它會逃跑；主人叫它，它則笑著跑過來。此外，富士通研究所研制的看家機器人身高32厘米，重約5公斤，可靈巧地躲過障礙抵達目的地。它頭部裝有兩個照相機，鏡頭像人的眼睛一樣自由轉(zhuǎn)動，捕捉面前的事物。所拍圖像可通過因特網(wǎng)傳給主人，以便主人通過手機發(fā)布命令，讓機器人遙控家電，向老年人提示危險信號，向陌生人發(fā)出警告等。

《科學之社會研究》雜志2014年第3期發(fā)表了美國印第安納大學布魯明頓分校Selma Sabanovic的文章：Inventing Japan s “robotics culture”： The repeated assembly of science， technology， and culture in social robotics。在Selma Sabanovic看來，日本機器人的水平享有盛譽，這一點早已經(jīng)成為人們的共識，但我們可能沒有意識到的是，日本機器人發(fā)展歷程也是前所未有的機器人文化的培育、塑造的過程。按照日本產(chǎn)業(yè)機器人工業(yè)會常務(wù)理事米本完二的說法：“日本機器人的發(fā)展經(jīng)過了60年代的搖籃期，70年代的實用期，到80年代進入普及提高期。”并正式把1980年定為“產(chǎn)業(yè)機器人的普及元年”，開始在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛普及機器人文化并推廣使用機器人。

引人注目的是，英國政府從1981年起就資助機器人產(chǎn)業(yè)，給購買機器人的公司以25%的價格補貼。2014年，英國政府已經(jīng)制訂了一項農(nóng)業(yè)科技發(fā)展戰(zhàn)略，欲投入1億6000萬英鎊。其認為，農(nóng)場機器人是未來的發(fā)展趨勢，其不僅會帶來效益和效率，同時還會將許多艱苦而繁重的農(nóng)場作業(yè)終結(jié)。有媒體斷言，用不了多久，機器人的足跡將會深入英格蘭山區(qū)。

現(xiàn)在，在英國已經(jīng)有越來越多的農(nóng)場機器人走出了實驗室，它們有更好的能力來執(zhí)行繁瑣而苛刻的實驗室任務(wù)，對于大型農(nóng)業(yè)器械而言，這些都是不可能完成的任務(wù)。如葡萄酒機器人可穿梭于葡萄園來進行藤條修剪，生菜機器人可鋤凈植物根部的雜草等。英國全國農(nóng)民聯(lián)盟的主席彼得·肯德爾表示：“無人操縱機器人的使用并不是夢想，人們正致力于此。除了田間作業(yè)，無人操縱機器人在水果采收甚至牲畜管理方面都大有潛力?！?/p>

近些年來，美、日、韓相繼提出以企業(yè)為主、產(chǎn)業(yè)化為先導的機器人總體發(fā)展規(guī)劃，并通過機器人競賽促進教育的開展，如美國三一學院的機器人滅火、韓國的FIRA、日本的RoboCup、FLL挑戰(zhàn)賽等。機器人文化正在全球范圍內(nèi)點燃人們的熱情，機器人文化滲透到社會生活的方方面面。2010年上海世博會上，日本館的機器人秀、法國館的舞蹈機器人、上海聯(lián)合館的炒菜機器人等都賺足了人們的眼球。

1986年我國“863”高科技發(fā)展計劃正式啟動“智能機器人”主題，“九五”期間，“普及機器人文化”被列為該主題第一專題的宗旨之一。1998年中國科技大學在國內(nèi)率先進行了機器人足球的教學實驗。2002年以后，隨著我國教育信息化的發(fā)展、“校校通”工程的推進，智能機器人技術(shù)向教育領(lǐng)域的滲透呈加速度發(fā)展的趨勢。媒體報道，2011年央視春晚上，同時出現(xiàn)兩個“李詠”——其中“李詠2”能點頭眨眼，他就是按照1：1比例制造的仿真硅像機器人。

2013年，中國首次成為全球機器人最大消費國，在全球總銷量中占比超過五分之一。被視為中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展元年的2014年，中國國產(chǎn)工業(yè)機器人銷量近1.7萬臺，同比增長達到驚人的77%。2015年發(fā)展更加迅猛，5月份中國工業(yè)機器人產(chǎn)量同比增長1.3倍。今年對中國機器人產(chǎn)業(yè)更是意義非凡的一年，《中國制造2025》部署實施制造強國戰(zhàn)略，把機器人列為中國制造業(yè)亟需強力發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

仿人機器人的誕生及其應(yīng)用

何為仿人機器人？大多數(shù)的機器人并不像人，有的甚至沒有一點人的模樣，這一點使很多機器人愛好者大失所望。很多人問為什么科學家不研制像人一樣的機器人呢？其實，科學家和愛好者的心情是一樣的，一直致力于研制出有人類外觀特征、可模擬人類行走與其基本操作功能的機器人。

模仿人的形態(tài)和行為而設(shè)計制造的機器人就是仿人機器人，一般分別或同時具有仿人的四肢和頭部。世界上最早的仿人機器人研究組織誕生于日本，1973年，以早稻田大學加藤一郎教授為首，組成了大學和企業(yè)之間的聯(lián)合研究組織，其目的就是研究仿人機器人。加藤一郎教授突破了仿人機器人研究中最關(guān)鍵的一步——兩足步行。1996年11月，本田公司研制出了自己的第一臺仿人步行機器人樣機P2，1997年10月又推出了仿人形機器人P3。P3通過它的身體的重力感應(yīng)器和腳底的觸覺傳感器把地面的狀況送回電腦，電腦則根據(jù)路面情況作出判斷，進而平衡身體，穩(wěn)定地前后左右行走。它不僅能走平路，還可以走臺階和傾斜的路。它站立穩(wěn)定，推不倒，腳底不平也能保持身體的直立姿態(tài)。

2000年11月，日本推出了最新一代的仿人機器人ASIMO。在2005年愛知世博會上，大阪大學展出了一臺名叫ReplieeQ1expo的女性機器人。該機器人的外形復(fù)制自日本新聞女主播藤井雅子，動作細節(jié)與人極為相似，以至于參觀者很難在較短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)這其實是一個機器人。

在仿人機器人領(lǐng)域，日本方面?zhèn)戎赜谕庑畏抡妫绹鴦t側(cè)重用計算機模擬人腦的研究。美國麻省理工學院研制出了仿人機器人科戈（COG）?！翱聘辍睓C器人的大腦是由16個摩托羅拉68332芯片構(gòu)成的，“科戈”的大腦放在與之相鄰的室內(nèi)，通過電纜與之相連?！翱聘辍弊疃嘤?50個摩托羅拉芯片。“科戈”的大腦與人類的大腦一樣，能同時處理多項任務(wù)。據(jù)悉，本田公司最新開發(fā)的新型機器人“阿西莫”，身高120厘米，體重43公斤，它的走路方式更加接近人。幾年前，在福岡舉行的機器人世界杯大賽上，人形機器人首次閃亮登場。它們的教練聲稱，50年以后這些機器人將打敗人類足球冠軍。這一舉動頗有象征意義，可以說是機器人向文明社會進軍的宣言。

仿人機器人不僅是一個國家高科技綜合水平的重要標志，也在人類生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途。由于仿人機器人具有人類的外觀特征，因而可以適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境，代替人類完成各種作業(yè)。它不僅可以在有輻射、粉塵、有毒的環(huán)境中代替人們作業(yè)，而且可以在康復(fù)醫(yī)學上形成動力型假肢，協(xié)助癱瘓病人實現(xiàn)行走的夢想。將來它可以在醫(yī)療、生物技術(shù)、教育、救災(zāi)、海洋開發(fā)、機器維修、交通運輸、農(nóng)林水產(chǎn)等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2011年2月24日，“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機從美國佛羅里達州卡納維拉爾角升空。“發(fā)現(xiàn)號”此行搭乘6名宇航員，要向國際空間站運送一個永久性多功能艙，并為它帶來一個“常駐民”，即人形機器人宇航員R2。這是人類首次將人形機器人送入太空。R2機器人是NASA與美國通用公司制造的，它是首個進入太空的仿真機器人，它要成為空間站的“居民”——NASA計劃讓這款機器人長期駐守在空間站。宇航員R2將成為太空中首個模擬人類的靈活性機器人，也是美國為空間站建造的第一款機器人。雖然這僅是機器人研究領(lǐng)域發(fā)展的一小步，對于仿真人類機器人的發(fā)展卻是一大步！“機器宇航員2號”機器人最大的特點就是擁有類似人類的靈巧手指，可以幫助人類完成枯燥、重復(fù)或者危險的任務(wù)。美國國家航空航天局官員布蘭迪說，對于“R2”而言，它只獲得搭乘“發(fā)現(xiàn)號”的單程票，一旦進入國際空間站，“有生之年”將不再返回地球。

我國政府也逐漸開始關(guān)注這個領(lǐng)域。國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學研制出了雙足步行機器人，北京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京科技大學研制出了多指靈巧手等。長沙國防科技大學于1988年2月研制成功了六關(guān)節(jié)平面運動型雙足步行機器人，隨后于1990年又先后研制成功了十關(guān)節(jié)、十二關(guān)節(jié)的空間運動型機器人系統(tǒng)，并實現(xiàn)了平地前進、后退，左右側(cè)行，左右轉(zhuǎn)彎，上下臺階，上下斜坡和跨越障礙等人類所具備的基本行走功能。經(jīng)過十年攻關(guān)，國防科技大學研制成功我國第一臺仿人機器人——“先行者”，實現(xiàn)了機器人技術(shù)的重大突破。“先行者”有人一樣的身軀、頭顱、眼睛、雙臂和雙足，有一定的語言功能，可以動態(tài)步行。

2012年7月6日，由北京理工大學研發(fā)的“匯童”仿人機器人亮相“國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)建設(shè)二十年成就展”。能夠自主行走、打招呼、打太極拳的“匯童”4代仿人機器人和可以進行乒乓球機器對打、人機對打的“匯童”5代仿人機器人在“二十年成就展”上一展絕技。兩個不到1.7米的機器人揮拍打起乒乓球，數(shù)十回合沒有失誤，身邊一個身材稍高，長著標準人臉模樣的機器人，微笑著與圍觀的觀眾打招呼，聊比賽……

據(jù)這些機器人的研發(fā)團隊負責人、北京理工大學教授黃強預(yù)計，15年內(nèi)，這些能陪人健身、聊天，甚至能洗衣做飯的智能機器人將走進家庭，給市民當保姆。匯童仿人機器人的誕生，標志著我國仿人機器人研究已經(jīng)跨入世界先進行列，系統(tǒng)綜合性能和功能達到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。

機器人發(fā)展前景預(yù)測

實際上，在人類文明的悠遠長河中，對機器人的夢想和追求已有3000多年的歷史。如今，人類進入了信息社會，信息技術(shù)的發(fā)展造就了有感覺、能思考、會決策的智能機器人，將人類和機器人的文化探索推向了前所未有的新高潮。

1990年中國著名學者周海中教授在《論機器人》一文中預(yù)言：到21世紀中葉，納米機器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧雍蜕罘绞健C器人不僅將極大促進社會生產(chǎn)力的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并成為一個新的經(jīng)濟增長點，它還一定會帶來我們已經(jīng)預(yù)知甚至無法料想的未來。2006年6月，美國微軟公司推出Microsoft Robotics Studio，機器人模塊化、平臺統(tǒng)一化的趨勢越來越明顯。比爾·蓋茨預(yù)言，家用機器人很快將席卷全球。2007年2月1日的《環(huán)球科學》（《科學美國人》中文版）上，發(fā)表了比爾·蓋茨名為《未來家家都有機器人》的文章，他向世界預(yù)言：機器人將與30年前的個人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞?。一場新技術(shù)革命悄然來臨，當前機器人正經(jīng)歷20世紀80年代 “PC式”發(fā)展，人類正從PC（個人電腦）時代向PR（個人機器人）時代邁進。屆時，家用機器人將像門鈴、計算機、移動電話、電冰箱等一樣普及。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會智能化發(fā)展趨勢日益顯現(xiàn)，機器人的服務(wù)也從工業(yè)制造領(lǐng)域，逐漸拓展到教育娛樂、醫(yī)療康復(fù)、安防救災(zāi)等人類生活領(lǐng)域。在此背景下，各國紛紛將發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略。就國際形勢來看，美國“再工業(yè)化”戰(zhàn)略、德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略、歐洲“火花計劃”、日本“機器人新戰(zhàn)略”等，均將“機器人產(chǎn)業(yè)”作為發(fā)展重點，試圖通過數(shù)字化、智能化奪回制造業(yè)優(yōu)勢。站在歷史的新高度，從戰(zhàn)略全局出發(fā)，《中國制造2025》明確提出了我國實施制造強國戰(zhàn)略的三個十年規(guī)劃，將機器人產(chǎn)業(yè)列入重點戰(zhàn)略。