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从科幻走向现实

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机器人正在经历几年前PC式的爆发性增长,渗透到生活的各个角落。

人们对机器人的概念似乎总是停留在科幻小说和电影中的角色。此类蜚声世界的经典形象如手治虫笔下的“铁臂阿童木”,藤子不二雄出产的机器猫“哆啦A梦”,又或者是施瓦辛格式的没有感觉,透过猩红的视线去扫描眼前一切事物的“终结者”,以及约翰尼戴普演绎的善良忧郁,温情脉脉的“剪刀手爱德华”。

追溯历史可以发现,机器人最初根本就是科幻小说家驰骋无边的思维的产物。1886年,法国作家利尔亚当的小说《未来夏娃》中就诞生了最早的机器人“安德罗丁”(Android),它有生命系统,也有人造肌肉和人造皮肤;1920年捷克作家卡雷尔•卡佩克在其科幻剧本《罗萨姆的万能机器人公司》中,根据捷克语中的“Robota”(意为劳役、苦工)及波兰词语“Robotnik”创造出了名词“Robot”,成为“机器人”一词的起源。而艾萨克•阿西莫夫更为机器人制定了这样的定律:机器人不得伤害人,也不得见人受到伤害而袖手旁观;机器人应服从人的一切命令,但不得违反第一定律;机器人应保护自身的安全,但不得违反第一、第二定律。而这三条定律曾一度被科幻界,甚至科研及工业界奉为机器人研发的准则。

1959年,美国人乔治•德沃尔与约瑟夫•英格伯格创造出了世界上第一台工业机器人Unimate,首度将机器人从人们近一个世纪的幻想中带入现实世界。1962年,同在美国的AMF公司生产出了名为“VERSTRAN”(意为万能搬运)的机器人,并出口到世界各国,真正实现了机器人的商业化,震撼了整个世界。

这大大启发了当时劳动力极度短缺的日本。因为日本政府对机器人应用的大力扶持和推广,刺激了日本企业投身这一产业的积极性。像索尼、本田、丰田、富士通等著名企业,它们除了人们所熟知的消费电子、娱乐、汽车等主业之外,在机器人研发方面也卓有成就,索尼的Aibo机器狗及本田的Asimo都已是日本家喻户晓的机器人产品。而1980年代日本机器人的产量已经跃居世界首位,并在各个领域内广泛使用机器人,成为世界公认的“机器人王国”。

无处不在的机器人

今天,第一代工业机器人已被广泛地应用在各个领域,不过它们还不真正具备人形和人类智能,而只是具有某种特定程序的机器,比如机械臂和机械爪等,与那些科学幻想的浪漫相差甚远。虽然不至于像卡佩克的故事中所描述的那样,人类是为了得到更高级的奴隶才创造出机器人,但现实的情况是,机器人最普遍的应用仍是在工业方面,如制造业、建筑业及医疗等行业。在2006年底的台湾地震期间修复断裂的海底光缆的工程中,正是机器人立了大功。这些水下机器人将浅埋在泥中的海缆挖出,用电缆剪刀将其切断,两头都拉出水面,通过测量找到故障端,再将新海缆接上断裂海缆的两个断点。

1990年代起,机器人的研发进入了智能化时代。民用机器人成为日韩等老龄化问题突出的国家的重点研发方向。这使科幻文学中机器人最可爱,最亲切的一面正在被逐渐展示,它们具有人形,甚至还有仿真的皮肤和器官,栩栩如生,并具备智能,可以与人交流,甚至能歌善舞。

而其从事的工作也越来越人性化,譬如本田技研的智能机器人Asimo已经在日本科学未来馆和一些大公司“上班”了,从事接待和导游引路的工作,而如“我的勺子”这样的机器人则在护理老弱病残及辅助康复治疗等方面发挥了巨大的作用。在CES 2007上,韩国KITEC公司展出了世界上首款娱乐型机器人EveR-2 Muse,她面庞秀丽,身高161cm,体重60公斤,全身共有60多个关节,能模仿多种面部表情和舞蹈动作。

比尔•盖茨甚至激动地预言,机器人即将重复个人电脑崛起的道路,这场革命必将与个人电脑一样,彻底改变这个时代的生活方式。据国际机器人联盟调查,2004年,全球个人机器人约有200万台,到2008年,还将有700万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划,到2013年,韩国每个家庭都能拥有一台机器人;而日本机器人协会预测,到2025年,全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。可以想象,未来机器人将会成为人们最亲密的帮手和伴侣,它帮助打扫房屋,看护小孩,买菜做饭,甚至与人们聊天解闷。

比尔•盖茨不只是说说而已。2006年6月,微软了Microsoft Robotics Studio,这是一个机器人设计研发的平台软件,旨在通过减少一些麻烦的工作和创建不同类型硬件的标准以简化机器人的编程。更妙的是,Microsoft Robotics Studio能够模拟机器人受到重力、摩擦力等物理规律影响的动作,可以减少利用实物进行实验而带来的损耗,而机器人的每一项配件都是非常昂贵的。这个平台将会大大促进机器人研发的进程。

竞技热潮

为了在民众中全面推广机器人,以激发产学研各方的投入和支持,除了一些专业的科研机构及学术会议之外,一些国家还牵头发起了许多关于机器人的竞技赛事,包括灭火、救援、排雷、足球、舞蹈等专项竞赛以及国际机器人奥林匹克竞赛及FLL世锦赛等全面考察机器人各项技能的综合比赛,以展示最新的研发成就并通过交流促进技术进步。更有意义的是,在越来越丰富和高端的竞赛类型及项目中人们可以清楚地看到机器人进化的轨迹。

在各项竞技中,尤以机器人足球的发展最为迅猛,也最受人们关注。1992年,这一概念由加拿大大不列颠哥伦比亚大学教授Alan Mackworth首次提出,欲借此为人工智能和智能机器人学科的发展提供一个标志性的课题。而随后不久,这一想法便由韩国和日本分别发起的国际机器人足球联合会赛(FIRA Robot―Soccer World Cup,简称FIRA RWC)和机器人足球世界杯赛(The Robot World Cup ,简称RoboCup)在1996年和1997年先后实现,并已波及全球数十个国家。

机器人足球是一个极富挑战性的高技术密集型项目,涉及到了机器人学、机电一体化、单片机、图象处理与图象识别、知识工程与专家系统、多智能体协调、以及无线通讯等多个学科。其中,仿真型机器人由各参赛队编写各自的CLIENT程序,由既定的机器人小车模拟实际足球队员参加比赛;而半自主型机器人在比赛中,允许参赛方用一台主机对机器人进行集中控制;全自主型中的机器人则是完全独立的,依靠“眼睛”(摄像头)捕获的信息,用自身的设备去做出判断,配合“队友”或独自实施行动。

当年周星驰曾在其作品《少林足球》中表达了“功夫+足球”的最终幻想,他借足球的东风来发扬少林功夫,同时借少林功夫将足球的打法推向登峰造极,这显然过于传奇和魔幻。但在现实中,周星驰的思路倒与“机器人足球”不谋而合。“机器人足球赛具备更高的娱乐和观赏价值,这必定会吸引更广泛的人群尤其是年轻一代,以及社会各方力量来关注甚至投入机器人的研发。而另一方面,由于机器人融合了众多前沿的技术,其发展也必将带动一系列技术及产业的发展,最终提高整个国家的科技实力。”FIRA中国分会会长洪炳对于机器人足球的意义笃信不疑。

正是因此,FIRA中国分会及中国人工智能协会等机构10年来一直在国内不懈地推广这项赛事,而中国的机器人足球在仿真方面的实力已位居世界一流水平,并多次在世界杯上夺冠。

但在亲历并鼓吹中国机器人足球已10年的洪炳看来,由仿真所体现出的程序设计方面的优势仍不能掩盖中国在类人等硬件机器人的研发及制造上的短板,而后者才是机器人的高级形式。为次,洪炳自2000年起便向FIRA组委会提出申请要求增加“类人型”机器人的足球比赛,而在刚刚结束的“思远+1”杯全国机器人足球锦标赛暨2007FIRA世界杯机器人足球大赛中国选拔赛上,以往只需测试行走、躲避障碍等基本性能的“类人型”机器人首次在“绿茵场”上亮相,并将走进6月在美国举行的FIRA世界杯赛。“这个难题始终要攻克,我们并不在乎类人机器人在足球场上的表现是否漂亮,重要的是这个开始。”

令洪炳忧心的是,一直以来,中国的各界力量对于机器人足球赛甚至整个机器人领域的投入仍相对保守,因为机器人的研发耗资巨大,短期内也未必会产生足够的商业利益。 “很多人并不了解机器人足球的意义,那么暂时抛开其他来看,如果将足球场上对抗的机器人球队换作是战场上的坦克战队那会怎样呢?”中国人工智能学会荣誉理事长涂序彦的寥寥数语则道破了机器人足球背后的意义。

不过,情况正在发生改变,企业力量也正在介入这个领域。与以往全部由各地政府和高校承办不同的是,此次在武汉举行的第八届全国锦标赛便是由从事IT培训的思远教育集团主动争取承办的,这尚属首次。据思远首席技术官文珠穆表示,他们早在两年前就已投入了仿真型机器人的研究。不仅如此,目前,中国首家机器人足球技术研制中心也落户思远,并得到了微软的支持。“从美国及日韩等国机器人的发展历史可以看到企业力量的重要性,而机器人反过来又会促进整体工业水平的发展,越多的企业参与将会越快地推动中国的机器人商业化进程。”