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机器人将会有多种款式
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发表日期:2019-06-04 13:06:28     文章编辑:admin     浏览次数:4

假设我们想要制造一个能够在家里生活、四处走动、跟家庭成员融洽相处的机器人,那么它能做些什么呢?当问到这个问题时,大多数人首先想到的是将日常家务事移交给机器人。它们应该是佣人,负责清洁房子和做家务事,似乎每个人都想要一个可以洗碗或洗衣服的机器人。实际上,可以把现在的洗碗机、洗衣机和干衣机视为非常简单且具有特定目的的机器人,但是人们心里真正想要的是这样的机器人——它们可以在房子里走动、收拾脏盘子和衣服,再将它们分类清洗,然后放回适当位置——当然,要先把干净衣服熨平叠好。这些工作的难度都很大,超出了前几代机器人的能力。

 

现在,机器人还不是家居用品,它们只在科技展会和工厂、搜救现场及其他特殊场合中露面。不过,这种情况将会改变。索尼已经宣布未来10年将会是机器人的年代,即使索尼有点儿过于乐观,我也预计机器人将会在21世纪上半叶大放异彩。

机器人将会有多种款式。我可以想象厨房里有一个机器人家族——冰箱机器人、橱柜机器人、煮咖啡机器人、烹饪机器人和洗碗机器人——所有机器人都可以互相沟通和前后传递食物、盘子和器皿。家庭机器仆人到处走动,收拾脏盘子,然后递给洗碗机器人。接着,轮到洗碗机器人将干净的盘子和器皿递给橱柜机器人存放好,直到有人或机器人需要使用。橱柜机器人、冰箱机器人和烹饪机器人合作无间,准备好当天的菜单,最后把煮好的饭菜放到橱柜机器人准备的盘子上。

有些机器人负责照顾小孩子,陪他们玩耍,给他们读故事书,还会给他们唱歌。教育性玩具已经可以做到这几点,而精密的机器人还可以担任能干的家庭教师,从字母表、阅读和算术开始,进而延伸到各种话题。尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson)的科幻小说 [2] 《钻石年代》(The Diamond Age )生动地描述了一本名叫《年轻女士的图解读本》(The Young Lady's Illustrated Primer )的互动式图书如何承担起女孩从4岁到成人全过程的教育工作。这种图解读本仍然是属于未来的东西,但是,现实中已经存在相对受限的家庭教师机器人。除了教育之外,有些机器人负责做家务:吸尘、打扫和整理物品。最终,它们的工作范围将会得到扩展,有些机器人最终会被安装于家中或家具上,有些会变得可移动,可以自己到处走动。

21世纪初期的家用机器人

图a,ER2,一个家用机器人的原型。图b,索尼的爱宝(Aibo),一只宠物机器狗。

[ER2图片提供:进化机器人技术公司(Evolution Robotics)。“站在墙上的三只爱宝”图片提供:索尼电子娱乐美国分公司(Sony Electronics Inc,Entertainment America),机器人部门]

这些发展将需要一个人类和机器相互调和的共同进化过程。这在我们的科技发展中是很常见的:我们重新设计自己的生活和工作方式,从而让机器可以为我们服务。最生动的共同进化的例子就是汽车系统,我们改变了住宅结构,加装了适合汽车使用的车库和车道,修建了大量遍及全球的高速公路系统、交通信号系统、人行道和大型停车场。为了安装大量电线和管道这些现代生活的基础设施,我们的住宅也被改造了:冷热水、废物回收、屋顶排气口、冷暖气管道、电力、电话、电视、互联网、家用电脑以及娱乐网络。门必须足够宽,以便让家具可以通过,因为有些住宅必须可以使用轮椅和助步架。正如我们改变房子以适应这些类似的变化,我期望我们会做出适合机器人的改变。当然,这将会是一个缓慢的改变过程,但是随着机器人的实用性不断提高,我们肯定能排除障碍,确保成功,并且最终会建造出充电站、清洁和维修点等。毕竟,吸尘机器人需要地方让它们清空灰尘,收拾垃圾的机器人需要把垃圾从家里搬出来。即使看到家里有机器人专用的住处,我也不会感到惊奇,那是特地为机器人建造的栖身之所,让它们不会在非工作时间碍事。现在,我们拥有放置各种用具的橱柜,为什么不可以为机器人特制适合它们的柜子呢?可以安装由机器人控制的门、插座、内置电灯,让机器人可以看得见并清洁自己(给自己插上插座),同时在适当的地方放置垃圾桶。

尤其是一开始的时候,机器人可能需要没有任何障碍的、平滑的地板。也许还要拆除或降低门槛。有些地方——尤其是楼梯——可能需要特别的记号,可以用电灯、红外发射器,或仅仅是特殊的反光标签。在家里各处粘贴上条形码或者区别标签,将大大简化机器人辨认所处位置的方式。

我们来设想一下机器仆人如何给它的主人拿饮料。当主人想要一罐汽水时,机器人就会听话地去厨房和冰箱取。理解主人的命令和走到冰箱前是相当简单的,而判断如何开门,找到汽水并打开它,这就不那么简单了。让机器人拥有可以打开冰箱门的智慧、力量和防滑轮子,需要相当高超的技术。给它们装上视觉系统,让它们找到汽水,尤其是汽水完全被其他食物遮挡时,是很困难的。然后还要想出办法打开罐子,而且不能弄坏其他挡在前面的东西,这超出了现在机器人手臂的能力范围。

如果有一个专门为实现机器仆人的这些需求而制造的饮料调配机器人,那么事情就变得简单多了。想象一下,如果一个饮料调配机器人可以装着6罐或12罐冰冻的饮料,并装有一扇自动门和一条推动臂,机器仆人就可以走到饮料机器人面前,向它提出要求(可能通过红外或无线信号),并将盘子放在饮料调配机器人的前面。饮料调配机器人将门打开,推出一罐饮料,然后再关上门:不需要复杂的视觉系统,不需要灵活的手臂,也不需要用力打开门。机器仆人接住饮料并把它放在盘子上,然后回到主人身边。

我们也许可以用类似的方法改装洗碗机,让家居机器人更容易地把脏盘子放进洗碗机,也许还可以用特定的洗涤槽清洗不同的盘子。但是,当我们那样做的话,为什么不把橱柜制造成特殊的机器人呢?它能够从洗碗机拿出干净盘子,然后放好备用,而那些特殊的盘子也能辅助橱柜机器人。也许橱柜机器人可以自动地把杯子递给煮咖啡机器人,把盘子递给家用烹调机器人。当然,它们跟冰箱、水槽和垃圾桶是连在一起的。这样听起来很不现实吗?也许是,然而,事实上我们的家用电器已经很复杂了,许多都跟多种服务有关。例如,冰箱与电力和供水连接,有些则与互联网连接。如果把这些电器都组合成一个整体,它们就可以畅通无阻地运作,听起来并非很困难。

在我想象中的家庭将会包括许多具有特定用途的机器人,机器仆人可能最具普遍的用途,但是它会跟清洁机器人、饮料调配机器人一起工作,可能还有一些户外园艺机器人和一个厨房机器人家族,例如洗碗、煮咖啡和橱柜机器人。随着这些机器人的发展,我们可能将会为家居设计出具有特殊用途的东西,从而简化机器人的工作,让机器人和家庭和谐共处。请记住,最终的结果也是让人类生活得更舒适。因而,任何人都可以走到饮料调配机器人面前要一罐饮料,你可以不通过红外或无线信号,也许你只需按一下按钮,或者只是提出要求。

并非只有我一个人在想象机器人和家庭的共同发展前景。罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks),这位处于世界领先地位的机器人专家 [3] 、美国麻省理工学院(MIT)人工智能实验室(Artificial Intelligence Laboratory)带头人与一间制造家用和商用机器人公司的创始人,就设想了一个由环境与机器人组成的丰富生态系统,由专门安装在设备上的机器人负责各自管辖范围内的清洁工作:一个负责清洗浴缸,一个负责清洁厕所;一个负责擦窗户,另一个负责擦镜子。布鲁克斯甚至构想了一张机器人餐桌,底部装有储物区和洗碗机,这样“当我们想布置餐桌时,跟自动唱片点唱机别无二致的小机械臂会将需要的盘子和刀叉餐具放置在餐桌上。当享用完每道菜时,餐桌和小机械臂会拿起盘子,然后把它们吞进桌子下面巨大的储物空间”。

机器人应该看起来像什么呢?电影里的机器人常常跟人类一样,有两条腿、两只手臂和一个头。为什么呢?因为造型应该追随功能。拥有两条腿让我们可以在凹凸不平的地面上行走,而靠轮子滑动的某种仿生机器人则做不到。我们还有两只互相配合的手,让我们可以举起并操控物体。长久以来,人类经过与世界的交互作用,外形已经跟环境相适应,并能有效地应对各种情况。因此,如果对机器人的要求类似于人类,给它们制造和人类相似的外形就显得很合乎情理了。

如果机器人不需要移动——例如饮料调配机器人、洗碗机器人或橱柜机器人——就不需要任何移动装置,无论是腿还是轮子。如果是煮咖啡机器人,它应该看起来像一台咖啡机,并将它改装成与洗碗机和橱柜相连接。吸尘机器人和割草机已经存在,它们的外形非常适合它们的工作:附有轮子的小型底盘状设备(见图6.3)。汽车机器人则应该看起来像一辆汽车,只有用于普通用途的家庭机器仆人才适合采用动物或人类的外形。布鲁克斯构想的餐桌机器人可能会特别怪异,它的中央是巨大的圆柱,可以储存盘子和洗碗设备(具有完善的电力、供水和排水管道)。桌面上有空间让机械臂处理盘子,可能还有一些支撑摄影机的杆子,好让机械臂知道在哪里放置和收回盘子和刀叉餐具。

机器人应该有腿吗?如果它只需要在平滑的地面上移动,安装轮子就足够了。但是,如果它需要在不平坦的地面或楼梯上移动时,机械腿就能大派用场了。在这种情况下,我们能够预见到,第一个有腿的机器人会有四或六条腿,因为四条腿和六条腿的生物比两条腿的生物更容易保持平衡。

如果机器人需要在家中到处走动,并跟在人类后面收拾东西,它可能需要类似人类的外形:一个能够容纳电池,并且可以支撑腿、轮子或移动履带的身体;可以捡东西的手,以及装在顶部的摄影机,让它可以更清楚地观察环境。换句话说,有些机器人之所以看起来像动物或人类,并不是因为这样可爱,而是因为对于它们的工作来说,这是最有效的结构。这些机器人可能类似于R2-D2(图片6.1):上面是一个圆柱形或矩形的身体,下面是一些轮子、履带或腿;某种可操控的机械臂或托盘,以及可以到处探测障碍物、楼梯、人、宠物、其他机器人的感应器,当然还有它们想要与其互动的东西。除了纯粹的娱乐价值外,我们很难理解为什么想要一个看起来像C-3PO那样的机器人。

实际上,制造一个像人一样的机器人可能会产生反效果,让它变得不那么受欢迎。日本机器人专家森政弘 [4] 认为,我们很难接受外表看起来像人而表现却很差的人造机器,这是由电影和戏剧中可怕的妖魔鬼怪(想象一下《弗兰肯斯坦》中的怪物)揭示的一个观念,它们披着人类的皮囊,但是行径残暴,面目可憎。然而,即使是完美的人类复制品,也可能有问题,因为我们可能会难以区分人类和机器人,从而引致情感焦虑[许多科幻小说都探讨过这一主题,尤其是菲利普·K·迪克(Philip KDick) [5] 的《机器人会梦见电子羊吗?》(Do Androids Dream of Electric Sheep? )和电影版的《银翼杀手》(Blade Runner )]。按照我们争论的这一观点,C-3PO可以摆脱它酷似人类的外表所带来的麻烦,因为它的样子和举止笨拙,使它看起来更可爱或甚至让人生气,而不具有威胁性。

机器人应该是怎么样的?

伦巴是一个吸尘机器人,它的形状适合于在地板上和家具底部活动。这个机器人既不像人类,也不像动物,而且它也不需要具备这样的外形,它现在的造型就很适合它的操作。(图片提供:iRobot公司)

机器人脸部复杂的肌肉组织

麻省理工学院辛西娅·布雷齐尔教授和她的机器人里昂纳多。(摄影:本书作者)

那些满足人类需求的机器人,例如宠物机器人,应该看起来像鲜活的生物,只要再融入我们的本能系统,就能预先设定如何诠释人类和动物的身体语言及脸部表情。因而,如果机器人是被设计用于与人类顺利互动,那么一个动物或小孩的外形,再加上适当的身体动作、脸部表情,就是最有效的组合。

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