機器人的故事

“這種以人的形式重建自我的長久痴迷,能夠讓人思考在機器人的世界中成為人的真正含義。”

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蘇格蘭國立博物館舉辦的“機器人”展覽入口處的電子嬰兒

超過100個機器人系列

正在愛丁堡的蘇格蘭國立博物館(NMS)舉辦的“機器人”展覽上,你首先遇到的是一個電子嬰兒。它是完美的嬰兒大小,清爽的白色尿布裹著肉滾滾的裸露身體,左手臂微微抬起,右臂平伸著,垂直懸掛在藍綠色菱格網狀背景牆上,像聖嬰一樣被一圈圓形的白色光環所圍繞。

它的每個細節都非常逼真——富有光澤的皮膚,有點稀疏的嬰兒毛髮,嘴巴半開,昏昏欲睡的眼睛眯成一條縫。即使如此,恐怕也沒有人會產生想把它從牆上拯救下來、放入搖籃的衝動。它明確無誤的就是一臺機器,身後連接著複雜的機制,一系列閃亮的金屬臍帶筆直插入它的脊柱。

從早期的機械人形到今天的尖端技術,超過100件展品的“機器人”展(持續到5月5日)集中了有史以來最大的人形機器人系列。展覽沒有深入研究人工智能,而是關注機器人的物理結構,側重它們的設計製作,沿著宗教信仰、工業革命、大眾文化和未來夢想的軌跡探討人形機器人的社會意義。

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黑白默片 《大都會》中的機器人瑪麗亞是早期科幻電影中唯一的女性機器人形象

大多數重要的人形機器人都是在2000年後出現的,日本本田汽車公司的雙足步行機器人ASIMO就是首次亮相於世紀之交那一年。它可能是現存的最著名的機器人之一,外形酷似揹著揹包的太空人,可以用雙腿保持平衡,利用多個感測器預測周圍人的動作。2011年,本田發佈的第七代ASIMO身高1.3米、重48公斤,最大時速達9公里。雖然它的平衡感極佳,還會踢足球,卻只有18年的壽命。去年6月份,本田宣佈終止ASIMO項目的相關研發。

馬修·沃克(Matthew Walker)2002年建造的Inkha長得像一個立體非洲面具,有著誇張的白色眼球、鮮紅嘴唇和暴露的電機。作為一名反應式機器人,Inkha曾經在倫敦國王學院主樓入口處擔任接待員超過10年,用它的傳感器和觸摸屏為來訪者提供路線指引。

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對骨骼和內部結構的精密建模的Eccerobot

為了證明即使面向公眾的角色也能實現自動化,沃克甚至為Inkha灌輸了一些個性。它使用眼中的攝像頭跟蹤接近它的人的移動,會對人們突然的動作表現出驚嚇。如果沒有人與之互動,它會感到無聊並進入睡眠狀態。

2009年問世的Eccerobot完全是一個站立的人的形狀,但沒有臉和皮膚,所有的內臟都暴露在外,讓人想起德國解剖學家岡瑟·馮·哈根斯展示過的塑料人體。通常的人形機器人模仿人體形態,但使用的內在機制與人不同。Eccerobot的骨骼和關節是由熱塑性多晶型物(Polymorph)組成,一種加熱時會變軟的高強度聚合物,可以模塑成精確的形狀。它有大約80塊“肌肉”,依靠各自的執行器進行運動,每個都由帶齒輪箱的發動機、類似肌腱的線路和彈性減震繩等組成。

Eccerobot項目由歐盟第七框架計劃資助,它的目標就是通過對骨骼和內部結構的精密建模,建造一個具有認知意識的真正擬人機器人,來模仿人類的反應和輸入處理過程。它的傳感器系統涵蓋本體感受、視覺處理、帶振動傳感器的音頻、慣性單元和觸覺反饋等,兩個麥克風模仿人耳的同時定向和聲學音頻特性,還有兩個具有現場編程功能的高清攝像機實現高效的視覺輸入預處理和處理。

法國工程師羅伯·奈特(Rob Knight)2010年建造的ROSA開源機器人也是ECCE項目的一部分,它就像是本田ASIMO的DIY版本,在開源軟件上運行,讓一群初出茅廬的機器人建造者加入到奈特的工作中。

為什麼建造機器人的工程師們一直迷戀於試圖製造另一個人,能夠像人一樣行動、理解言語的機械?蘇格蘭國立博物館科學部門策展人泰希·菲利普森(Tacye Phillipson)認為:“我們喜歡擬人化,賦予事物以人性,我們是唯一能夠做到這一點的物種。這種以人的形式重建自我的長久痴迷,能夠讓人思考在機器人的世界中成為人的真正含義。”

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Kodomoroid是全球第一個能播報新聞的安卓系統機器人

雖然機器人經常被視為現代發明,其實人們對人形機器人的迷戀歷史已經超過500多年。早在1495年,萊昂納多·達·芬奇的筆記草圖中就出現過一個日耳曼機械騎士,由安裝在外部的機械曲柄驅動,通過纜繩和滑輪實現坐起、站立、轉頭、舉起胳膊等動作。和維特魯威人一樣,它也是達·芬奇研究和解剖人體比例的成果之一。還有記載稱,他在1515年將一頭會走路的機器獅子獻給了法國國王弗朗索瓦一世。

達·芬奇的機械製作已經不復存在,出現在“機器人”展覽上的有1604年德國製造的一隻會爬行的機械蜘蛛,17世紀一種用於飲酒遊戲的機械賭注杯,還有大約1773年問世的英國“銀天鵝”發條音樂盒裝置。一隻真實大小的銀質天鵝端坐在水晶棒構成的“溪水”中,四周被銀葉子環繞,幾條小銀魚在溪流中游弋。

當音樂盒叮咚的樂聲響起時,旋轉著的帶刻紋水晶棒給人流水的錯覺,閃閃發光的銀天鵝開始左顧右盼,靈活地轉動它的美頸,低頭從溪水中銜起一條小銀魚。然後,它的頭部又慢慢地回到直立的位置。銀天鵝的內部藏有超過200個零件,幫助它流暢地完成持續約32秒的過程,其中沒有一絲機械僵硬的感覺。當美國小說家馬克·吐溫在1867年巴黎世博會上見到它時,曾讚歎:“天鵝的動作中有著活潑的優雅,它的眼中有鮮活的智慧。”

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英國第一臺機器人埃裡剋制造於1928年,一個會說話、會動的鋼鐵般男人

約克公爵的替身

英國第一臺機器人埃裡克(Eric)製造於1928年,作為它的忠實重建版本,一個由鋥亮的鋁皮和鉚釘焊接的龐然大物端坐在“機器人”展上,如同表情威嚴的國王。事實上,埃裡克最初的設計目的就是作為英國女王的父親約克公爵的替身。1928年,公爵謝絕參加模型工程師協會年度展覽會的開幕活動邀請,因此啟發了埃裡克的製造者之一威廉·理查茲上尉:“這是一個機械展,那我們就用一個機械人來開幕。”

身高2米、重達45公斤,儀表堂堂的埃裡克1.0就這樣出現在倫敦皇家園藝大廳裡舉辦的模型工程師協會年度展覽會開幕活動上,它從最初的坐姿站起來,轉動腦袋、舉起手臂並開口說話:“女士們、先生們,我不習慣公開演講,但我很高興今天來到這裡。”

當時的報刊把埃裡克稱為“幾乎完美的人”,但是幾年後,它神秘地消失了。對於早期的機器人來說,這是相對普遍的命運,它們通常會被處理融化成廢金屬。

歲月流逝,埃裡克幾乎被遺忘了,直到2016年初倫敦科學博物館館長本·拉塞爾(Ben Russell)發現了它的存檔資料和圖像。在他看來,“作為英國第一臺機器人,埃裡克在我們的歷史中佔有獨特的地位。他的外表就是我們如今所想象的機器人,一個會說話、會動的鋼鐵般男人”。

拉塞爾沉迷於重造埃裡克的想法,但是它的原始圖紙已經丟失,倖存下來的線索只有1928年《倫敦新聞畫報》上的照片和帶插圖的文章。拉塞爾找到擁有20年建造機器人經驗的藝術家吉爾斯·沃克(Giles Walker),用5個月的時間來複活埃裡克。

按照現代機器人的標準,埃裡克的建造相對簡單。在這項逆向工程中,沃克雖然忠實於原始版本的外觀和移動方式,但還是用一些現代技術進行了改進。不是齒輪和滑輪,埃裡克2.0由電線和電機操作,使用預先編程的軟件讓它的肘部更自由地移動,金屬外殼下面是7個線性制動器以及能夠響應外界刺激的聲音傳感器。

機器人在西方經常被視為威脅,“Robot”一詞的起源中也包含了邪惡的成分。1928年首次亮相時,埃裡克的胸前印有RUR三個大寫的字母,這是1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克執導的反烏托邦科幻劇《羅森的通用機器人》(Rossum's Universal Robots)的名字縮寫。戲劇的背景是一家工廠用合成材料製造人形機器人,最終機器人發起反叛並消滅了人類,“Robot”這個斯拉夫語中為“工作”或“勞動”含義的名詞也由此進入了現代詞典。

具有邪惡本性的人造物在當時是一個受歡迎的主題,同樣是20世紀20年代,另一個“弗蘭肯斯坦”複合體的典型例子是瑪麗亞,作為瘋狂科學家在實驗室中創建的機器人,出現在1927年弗裡茨·朗(Fritz Lang)執導的黑白默片《大都會》中。雖然至少四分之一的原始電影已經丟失,機器人瑪麗亞仍然是早期科幻電影中奇特的、也是唯一的女性機器人。

好萊塢電影后來一直偏愛這樣肆虐破壞的機器人形象,《終結者》電影系列中的T-800是由微電腦控制的超合金機械骨骼,熟悉使用任何一種武器。它沒有情感,沒有知覺,它被製造出來的唯一目的就是完成指定的任務。出於對人工智能和機器人潛在威脅的擔憂,科幻電影《銀翼殺手》提出了由智能設計引發的倫理問題。

現實的情況是,儘管機器人越來越多地模仿人類的身體和智力能力,歸根結底它們是人造品,決定機器能力的終究是那些創造了機器人和人工智能軟件的工程師們。

如何設計愉快地與之互動的機器人

機器人既是文化,也是科學。“機器人”展試圖回答一個看似簡單的問題:我們如何設計可以愉快地與之互動的機器人?隨著人形機器人在實驗室中成倍增加,這個問題變得越來越迫切。

1970年,東京工業大學教授森政弘(Masahiro Mori)提出了一個被稱為“恐怖谷”(Uncanny Valley)的複雜現象。“Uncanny”形容一種怪異詭誕的感覺,有恐怖的成分,也是離奇的、無法言說的含義,“Valley”指的是事物的擬人程度與它的接受度之間的關係曲線。

他的基本理論是,當一個機器人的外表變得像人時,人們會對機器人做出積極的、具有同理心的情感反應。但是當外表相似到某個點時,這種情感反應會向相反的方向轉化,產生反感、厭惡的情緒。當相像程度繼續上升,變得與真人無法輕易區分時,人們的反應又會正向迴歸。

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RoboThespian是擁有一系列動作和情感範圍的談話機器人

英國工程藝術公司(Engineered Arts)近些年研發的RoboThespian——一個性格外向、真人大小的人形機器人大概接近“恐怖谷”理論的第三階段,你甚至可以用可愛、迷人這些詞來形容它。它是擁有一系列動作和情感範圍的談話機器人,充當家庭教師、藝人、推銷員、電影或戲劇演員等。位於康沃爾郡的工程藝術公司在車間裡手工設計和製造這些社交機器,起價3.95萬英鎊,每月能賣出兩三個。

RoboThespian相當招人喜歡,它會演唱《玩具總動員》《雨中曲》《我不是機器人》等歌曲,它的視覺中有人工智能系統,可以進行人臉追蹤,識別你的面部特徵,模仿你的表情。所以,在戲劇《Spillikin》中,RoboThespian甚至與四位演員一起登臺表演,演繹一種動人的戲劇,探討愛情、死亡、背叛和疾病等人性化主題。

一直以來,日本比其他任何國家都更加接受機器人文化,展覽中大約三分之一的機器人來自日本。日本的許多機器人都是專為工作和陪伴而設計的,比如SoftBank的健談機器人Pepper,約2000美元的價格近似一臺筆記本電腦。豐田汽車公司2005年製造的小號演奏機器人哈利可以演奏《多麼美好的世界》等曲調,它的存在就像舊時的玩具自動機一樣為了娛樂人們。

豐田在構建哈利時只有一個目的:演奏小號。雖然這一點可以輕易作弊,比如使用一些隱藏得很好的揚聲器,哈利卻能夠真實地演奏小號,通過靈活的嘴唇推動壓縮空氣,以一種熟練的、有條不紊的準確度按下每個音符的閥門。

進入人類工作領域的智能機器人概念正在變成現實,作為全球第一個能播報新聞的安卓系統機器人,Kodomoroid戴著黑色波波頭假髮,身穿白色工作服和芭蕾平底鞋端坐在展櫃中,接近一個柔美乖巧的年輕女子形象。

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豐田汽車公司2005年製造的小號演奏機器人哈利

一種類似於人體皮膚的特殊硅膠被用於它的身體和臉部,加上數百小時的手工塑型過程,達到非常逼真的效果。複雜的機器和編程被組合起來充當“肌肉”,表達人的手勢和麵部變化,它的存在感和交流能力主要依靠遠程操作系統和集成傳感器系統。

在日本,Kodomoroid有一份正式工作——在東京國家新興科學博物館裡播報每日新聞,說話流利,能夠在一分鐘內從深沉的男性嗓音轉為甜美的少女聲音。它還很有事業心,2014年的發佈會上它說過“我的夢想是有朝一日能擁有自己的電視節目”。它的創造者日本機器人專家、大阪大學系統創新系教授石黑浩(Hiroshi Ishiguro)表述了和策展人菲利普森相似的觀點:“成為人究竟意味著什麼?思考的意思是什麼?情緒是什麼?理解人的本性是機器人研究中最有趣的部分。”

石黑教授今年又發佈了新的機器人Aoi Erika,一位五官精緻、長髮披肩的美麗女子,已經作為播音員正式入職日本電視臺。他也製作了一個自己的人形機器人版本Geminoid,在他自己不能去海外演講的時候就讓Geminoid代替,這樣不僅節省差旅費用,還能吸引更多的聽眾。

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巨人西甘,1957年 | 1957年,皮埃羅·菲奧裡託(Piero Fiorito)設計建造了一個名為西甘(Cygan)的大型人形機器人,身高2.4米,擁有“十幾個參孫的力量”。它可以向前和向後移動帶滾輪的雙腳,轉動頭部和手臂,響應基本的聲音命令來行走,甚至在節目中用手臂壓碎飲料罐來娛樂它的觀眾。 西甘由13個電動馬達驅動,通過無線電控制操作,遙控範圍大概1600米。在最初的新奇性減弱之後,它成了日益生鏽的龐然大物。2013年9月,它以2.7萬美元的價格在倫敦被拍賣。

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自閉症兒童的朋友卡斯帕,2015年 | 如果給一個機器人穿上幼兒的衣服,讓它的眼神中充滿悲傷,這實在有點嚇人。對於不知情的人來說,英國赫特福德大學制造的機器人卡斯帕(Kaspar)具有令人不安的表情。事實上,它被設計用於有自閉症相關狀況的兒童,他們經常難以閱讀同伴的表情和情緒。作為一個相對被動的朋友,卡斯帕以極少的動作鼓勵患有自閉症的孩子探索新的交流方式。

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太空機器人瓦爾基里,2015年 | 瓦爾基里(Valkyrie R5)是美國航空航天(NASA)局約翰遜航天中心開發的太空機器人原型,也是目前地球上最先進的人形機器人。NASA與麻省理工學院、東北大學和愛丁堡大學等機構合作開發軟件,使機器人未來有可能執行火星任務:打開氣閘艙蓋,連接和拆除電纜,修理設備和取回樣品等。 1.8米高、130公斤重的瓦爾基里是一個明亮的白色機器人,裝有3D視覺系統的護目鏡充當它的眼睛,胸部中間的NASA圖標發出色彩來識別它的運行狀態,就像鋼鐵俠一樣。瓦爾基里擁有28個扭矩控制接頭、4個攝像頭和200多個獨立傳感器,頭上的MultiSense SL相機結合了激光、3D立體聲和視頻。不僅能移動四肢,它還可以自主地做出決定,四處走動並完成任務。 它的大腦是兩臺英特爾酷睿i7計算機,結合傳感器的輸入並確定最佳的行動方案。雖然通常使用電源線進行測試,裝有大電池的揹包可以保持系統運行約一個小時。未來有一天,瓦爾基里可能會幫助人類在火星上建立生命化合物,維持生命支持系統直到人類到來。

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有魅力的巴克斯特,2011年 | 巴克斯特(Baxter)是初創公司Rethink Robotics建造的工業機器人,用於裝載、卸載、分揀和處理材料等簡單的工業作業,在生產線上執行枯燥的任務。作為一個研究型機器人,巴克斯特算得上有魅力,鮮紅色的身軀配上兩個又大又長的手臂,頭部的傳感器幫助它適應周圍的環境。它的臉是一個動畫屏幕,顯示多個當前狀態的面部表情,比如玫瑰色的臉頰、眉毛上翹代表了尷尬。 2011年發佈的巴克斯特為研究人員提供了一個解決諸如操縱等問題的平臺,它和它的單臂新一代索耶(Sawyer)在機器人研究中佔據著自己的先鋒地位。它是獨立式單機,其他機器人專家可以根據自己的內容進行編程和修改。最重要的是,它的價格只有2.7萬美元,而其他機器人平臺可能需要花費數十萬美元。


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