未來機器人沒有終結者那樣的外表

toolate發表於2014-04-22

副標題:機器人還不能和人類並肩工作,但軟體機器人也許可以

 

安迪·馬切斯擁有很多魚缸,但卻沒有魚食——他的魚更愛電池和壓縮空氣。最近的一個星期一,馬切斯對他那條水綠色的矽膠魚-泡泡進行了一次無水演示,泡泡身體兩側的腔體交替充氣,尾巴隨之來回擺動,活像一條真的鯉魚。它是第一條絕大部分零件為軟質材料的自主獨立型機器人。

機器人專家偏愛剛性結構,因為演算法可以從成熟的工業機器人移植。但是軟體機器人的出現解決了現有機器人的兩大問題。它們不需要像依賴彈簧和關節的硬體機器人那樣精確的計算動作,使得它們可以在家庭、災難現場和醫院之類無序環境中更好地通行。它們天生“無拘無束”,意味著可以和人類並肩工作。就算軟體機器人翻倒或是失靈,也不會比被枕頭打一下更危險。它們也不容易弄傷自己。

泡泡的演示給我們難得的機會,可以管窺精英雲集的麻省理工電腦科學及人工智慧實驗室(CSAIL),該實驗室的畢業生髮明瞭全球資訊網和公鑰加密。CSAIL研究各種型別的機器人,但是受到諸如3D列印等一系列關鍵技術旳啟發,來自生物學、材料科學、機器人科學等其它學科的科學家們開始對機器人重新演繹,它們不像C-3PO(《星球大戰》中的一個機器人,譯者注) ,更像八爪魚。

去年,軟體機器人領域驟然間關注度大增。不久之後哈佛大學湧現了多個小組,他們研究軟體的機器手、彈跳腿、機器護甲和可以跳林波舞(一種西印度群島的舞蹈,舞者須向後仰並穿過一支水平杆,每次都要比前一次仰得更低,譯者注)的四足機器人。伍斯特理工學院軟體機器人實驗室的研究人員正在製造一條機器蛇。舊金山一家名為Otherlab的科技創業公司建造的充氣式機器人可以握手、行走並搭載人員。義大利的一個研究小組模仿章魚造出了一個機器觸手。

上世紀70年代之前,汽車製造商把車造得更大更重以求安全。之後,氣囊出現了,這個輕質的安全裝置平時摺疊隱藏在車體內,感應到碰撞時才彈出。類似的革新也發生在防彈衣、橋樑以及隱形眼鏡上,而研究人員認為機器人也在出現相似的改變。

“這不是傳統機器人技術的一部分,”福米亞·利達這樣表示,他是瑞士蘇黎世聯邦技術學院仿生機器人學教授。“它們必須要以完全不同的思維來對待,用不同的材料製造,用不同的能源驅動。這是我們未來的必然之路。”當前,世界上給人印象最深的硬體機器人之一是波士頓動力公司300磅重的人形機器人阿特拉斯(Atlas)。它要是想抓起一隻球,它需要感知周圍,計算手指與球之間的精確距離,還要算出手要放的確切位置以及要施加多大的力道。

上圖:傳統硬體機器手設計               下圖:軟性彈力體機器手設計


阿特拉斯這類機器人“思考得太多了,”塔夫茨大學的教授巴里·特里莫博士說到,他也是上月剛創刊的《軟體機器人》雜誌的編輯。“它們太猶豫了。‘接下來我的腳該放哪裡?’動物就不會這麼糾結。我們需要摒棄那種必須控制每個變數的思想。”

相比之下,哈佛大學的海星外形軟體機器爪就只需要給它一個充氣的命令。當它充滿了氣,它的形狀也就和物體外形一樣,“手指”也有了足夠的抓力來提起物體。還可以以人類拿起水杯為例。我們的頭腦並不需要計算玻璃杯的精確尺寸和形狀;我們的手會自動適應要拿的物體。同樣,泡泡並不計算動作的幅度。“任何時候它都不知道它的尾巴在哪裡,”馬切斯說。

Otherlab最近衍生出了一家名為Pneubotics專注軟體機器人的創業公司,創始人索爾·格里菲斯表示,跟投入硬體機器人的人力財力相比,軟體機器人得到的只是九牛一毛。

他在電子郵件中說到:”我們進入軟體機器人領域格外早,這個圈子炒作多於實質…關於獨特的功能和效能,可能只有3到4個讓人感興趣的演示。這些東西體現出的靈活性、可能的低成本以及對人類尺度任務的良好適應性讓軟體機器人非常引人矚目。“

這一領域也有技術方面的挑戰。除了空壓與液壓致動器,軟體機器人還在試驗使用根據電壓伸縮的彈性材料,即電場活化聚合物還有可以設定在特定溫度下變形的記憶合金以及光控彈簧。這些方法都還處於初級階段,機器人的控制系統也是如此(哈佛大學很多軟體機器人的控制系統就是一個接著軟管充滿空氣的注射器)。

 然而,這是一個嶄新的領域,任何可能性都不能排除。理論上講,軟體機器人技術可以用來為人類插上可穿戴式翅膀。更為實際的是,軟體機器人可以輕鬆地包裝雞蛋或是挑揀水果——裝備了非凡手爪的傳統機器人動輒打破雞蛋或是搞成蘋果泥。大量充滿水的”網眼蠕蟲“機器人可以投送到災難現場,它們可以不斷蠕動爬到倖存者身邊。人們穿上軟體機器衣袖後可以消除顫動或是彌補年老後衰減的力量。它們還可用在太空探索,那裡重量是非常重要的考量;在修復術中,它們為人們帶來舒適與自然的感受。在家中,它們到處都可以幫上忙卻不會踩到狗;它們還可用於手術,現在的手術機器人因為刺穿病人的內臟已經激起了數起訴訟。

特里莫甚至想象有一天軟體機器人將用實驗室生成的、由脂肪驅動的肌肉組織構建。他認為機器人學的思維方式剛開始轉變。他說,”如果轉變成功了,軟體機器人學就不會作為一個領域存在。機器人學將會整合所有這些技術與方法。軟體機器人將會成為多數派。“

相關文章