加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”

出品 | 高工机器人

公众号ID | gaogongrobot

作者 | 我


回顾人类的思想史,我们逐步将各种间断从我们对自己作为人类角色的认知中排除。科学史学家大卫·查奈尔在他的著作《活力机器:科技和有机生命研究》中总结了这一进步。


首先,哥白尼排除了地球和物理宇宙其他部分之间的间断。


接着,达尔文排除了人类和有机世界其他部分之间的间断。


然后,弗洛伊德排除了自我的理性世界和无意识的非理性世界之间的间断。


最后,正如历史学家和心理学家布鲁斯·马兹利士所指出的,我们依然面对着第四个间断,人类和机器之间的间断。

我们正在跨越这第四个间断。这个由工业革命开始慢慢地深入人心、深入生活、深入生命的间断。这第四个间断中的“机器”包含着太多人类当下已经无法摆脱的人造物——手机、家电、计算机、汽车、机器人等等。而我们也许不必在生物或机器间选择了,因为区别不再有意义。

这里,我想谈谈在生存危机下,人类借助哪些“机器人”来加速跨越这第四个间断的。


探索宇宙,寻求生存的另一个“家园”


2019年10月,英国BBC出品的《七个世界,一个星球》,每一集都告诫人类自身的行为严重危害了地球上其他生命的生存,而这最终引向的是人类自己在地球上的生存。为了寻求备用“家园”,人类将对宇宙的好奇和探索,变为了研究和“入驻计划”。

1998年开始由16个国家建立的国际空间站,其目标就是为在微重力环境下开展科学实验研究并支持人类在地球轨道长期驻留的永久性太空科学实验室。这个耗资约1600亿美元的实验室,拥有很多高精尖的科技机器,其中,被称之为航天飞机遥控机械臂系统或加拿大机械臂的设备,是由加拿大斯巴宇航公司研制,于1981年发射的航天飞机携带到国际空间站的一套六自由度机械臂系统。它作为人类在宇宙中的“手”,为人类寻求新生机而工作。

加拿大机械臂总长度15.2米、直径0.38米,自重410千克,加拿大机械臂最初具备部署释放或是抓取332.5千克载荷的能力,20世纪90年代中期加拿大机械臂系统升级负荷质量以支持空间站建设工作。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”


不仅由于中国没有加入国际空间站而要争夺世界霸权,也为了最终建设人类新的栖息地,中国于2004年正式开展月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”。在嫦娥工程中,有我们熟知的玉兔号,它作为中国首辆月球车,和着陆器共同组成嫦娥三号探测器。

玉兔号月球车设计质量140千克,能源为太阳能,能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力,并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。


目前,国际空间站主要由美国国家航空航天局、俄罗斯国家航天集团、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构和加拿大空间局共同运营。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”

深入海底,探索生命起源的奥秘


海洋不仅是最可信的生命起源理论中生命的诞生地,也是人类了解自然环境和挖掘丰富资源供自身继续存活的未知地。往往获取更多能源来制衡世界比其他目的更浅显罢了,因为说不定这些能源的一部分就是用来探索宇宙而消耗掉的。

人类潜水的历史可以追溯到1637年宋应星所著的《天工开物》,记载着当时为了采珠而潜水技术的要领。人类载入史册的最深一次海洋潜水,是由美国于1960年1月在马里亚纳海沟创造的下潜深度10916米,当时用的潜水器是由瑞士人奥古斯特•皮卡德创造的第二代“的里雅斯特号”潜水器。

世界上第一个真正意义上的载人潜水器是第一代“的里雅斯特号”,由奥古斯特•皮卡德和他儿子于1951年造的,它长15.1米,宽3.5米,可载三人,于1953年9月在地中海成功下潜到3150米。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”


中国的“蛟龙号”载人潜水器创造了中国载人潜水器最深记录7062米,于2012年6月在马里亚纳海沟创造。“蛟龙号”是一艘由中国自行设计、自主集成研制的载人潜水器,也是863计划中的一个重大研究专项。


中国深潜“三龙”——“蛟龙号”载人潜水器、“海龙二号”无人有缆潜水器和“潜龙一号”无人无缆潜水器。


中国无人潜水器最深记录是10767米,由中国科学院沈阳自动化研究所研发的“海斗”自主遥控水下机器人。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”

灾害,每个生命都必须救助


主动探索和被动预防是人类在地球上必须进行的“任务”,因为地球本身也存在危险。地球上存在着超过30种的自然灾害,其中,地震几乎每天都有发生,只是大多数没有危及到生命安全。此外,还存在着人为的灾害,因此人类不得不重视生命的救助。

美国麻省理工学院的高效益机器人架构与电机系统结合动作捕捉系统能够顺利完成救援任务。它利用可穿戴外骨骼机器人技术、新型双向人机系统技术(可理解为远程操控技术),来完成在危险环境中的任务。

高效益机器人架构与电机系统由两个部分组成:一个能够灵活、动态行为的仿生机器人,以及一种新的双向人机界面,可以将人和机器人的动作互相传递。该仿生机器人更灵活,能够吸收机械冲击而不会使齿轮损坏,从而可以进行重型操作。双向人机界面依赖于操作员的反应来提高机器人的稳定性,被称为平衡反馈界面。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”


除了自然灾害外,1986年的切尔诺贝利核事故及2011年的福岛核电站泄漏,为人类加速灾难救助敲响了警钟。而中国是世界在建核电机组装机容量第一的国家,核电安全问题一直是国家关注的重大问题。

国家确立的973计划中包含“核电站紧急救灾机器人科学问题”项目,于2017年8月完成验收。该项目研究使我国掌握了核电站紧急救灾机器人设计和远程操控所需的核心技术,实现了核电站紧急救灾机器人设计与制造能力的突破。项目首席科学家、上海交通大学高峰教授团队自主研发的多款步行机器人,在深圳大亚湾核电站完成现场实验,实现了自主上下楼梯、开门、拧阀门、清障等核电站环境下的预期作业任务。

加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”


国家973计划“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”项目由上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、中南大学、华东理工大学、中广核研究院、中国科学院光电技术研究所等7家单位共同承担。


医疗康复,让人类生命延续的“自救”


不仅要面对环境的危险,还要解决生命的“自救”。人类为了对抗疾病和延续生命,用医疗来完成“自救”。其中,最复杂的医疗方式就是外科手术。随着科技的进步,手术已经慢慢开始由人们认为的冰冷机器辅助完成,这种将生命交予机器的做法更有助于促进跨越过人类思想中第四个间断。

近几年,世界最成功的国际手术机器人品牌应该是美国直觉外科公司推出的达芬奇机器人。


值得一提的是,中国北京天智航医疗科技股份有限公司推出的“天玑”骨科机器人已完成临床手术近八千例,在全国几十家医院应用,成功完成5G远程控制手术9例。

与大块头的“达芬奇” 系统相比,新型机器人系统MUSA更小且更具潜力。2020年2月,该手术机器人帮助医生完成了一项关于乳腺癌的手术实验,这是首次在机器人辅助下完成的“超显微外科手术”。该手术专注于重新连接直径范围为0.3~0.8毫米的血管。

重建超显微外科手术是一种高度精确的重建手术形式,是显微外科手术的纵深发展新趋势,旨在将超细的血管、淋巴管连接起来,以使其恢复健康功能。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”


众所周知,进行手术之前的关键是检测,好比中医的“望闻问切”。2020年的新型肺炎疫情,就需要对肺进行检测。2020年2月2日,浙江省人民医院超声科副主任彭成忠教授利用华大智造的超声机器人,在浙江省人民医院互联网医院远程超声医学中心为浙江省人民医院桐乡院区收治的一例新型冠状病毒感染的肺炎疑似患者作出了远程超声评估意见。

这款部署在浙江省人民医院的超声机器人,是深圳华大智造科技有限公司自主开发的MGIUS-R3远程超声诊断系统。MGIUS-R3远程超声诊断系统运用了机器人技术、实时远程控制及高分辨率超声成像等前沿科技融合,突破传统超声诊断方式的时空局限,由医生端、病人端通过5G通讯网络进行连接,时延稳定低于30ms。医生端远程控制病人端的机械臂和超声机器进行实时操作和扫查,图像实时发回医生端供医生诊断,在快速、准确诊断病情的同时,也为防范医护人员感染和疫情扩散风险、保障患者安全提供了多重安全保证。


加速跨越人类与机器之间的“第四个间断”


生命的救治被机器人参与的那一刻,是人类对生渴求的本能。当生命存活下来,人类也就开始思考与机器之间的关系。而这关系会随着未来更深、更新、更广的科学技术变得更引人思考。


第四个间断不会简单的被跨越,因为基因工程和工业生态都预示着第三类仿生系统(部分是生物、部分是机器的系统)的到来,生物和机器将共同拥有的精髓(也是将把它们和宇宙中所有其他物质区别开来的精髓,即它们都有自我组织改变的内在动力)也才真正开始。

在天生和人造缓慢的混合过程中,有机是一种显性性状,而机械是隐性性状。最终,获胜的总是生物逻辑。因此,我们不得不想到阿西莫夫的机器人学三定律。

艾萨克·阿西莫夫,他提出的“机器人学三定律”被称为“现代机器人学的基石”。


第一定律:机器人不得伤害人类个体,或者目睹人类个体将遭受危险而袖手不管;


第二定律:机器人必须服从人给予它的命令,当该命令与第一定律冲突时例外;


第三定律:机器人在不违反第一、第二定律的情况下要尽可能保护自己的生存。


人类一直在为了“活下去”而努力着,这也是生物的本能。至于未来还有多少间断,人类始终会用尽一切来主导。不过当下,机器人会慢慢地,从工业、服务业、医疗业,如手机“控制”人类一样浸进。

尽管上述大部分机器人的应用场景只是手机屏幕上的信息,但我们可以看到工业六轴机器人和AGV(移动底盘)的身影,这些已经伴随智能制造而发展的工具,只是在不同的应用场景付出辛劳罢了,而最终决定机器人形态的核心是使用场景,即需求决定技术。


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