未来的机器越来越像人？
近日，美国一家公司发布了一项新技术，这项技术或可让机械具有人类的感知能力。洛杉矶SynTouch公司设计的传感器能模拟人类的指尖——可以探测力度、震动和温度。配置这种传感器的机器人将这些信息组合，就可以从金属中识别出玻璃。这种反馈的方式使其成为世界上最灵巧的机械手之一。与此同时，蒙特利尔的Kinova系统公司也在研发一种可以进行触觉升级的机械手臂。将这种手臂连接到轮椅上，能够使上半身残疾的人进行抓取或者控制，并且给予使用者一种微妙的“触觉”，但第一步必须调整好机械手的“感觉”，比如说一杯水，机械手需要将其平端并且使用适当的力来握紧而不会打碎玻璃。 当机器拥有了人类的感知，这将会带来怎样的未来呢？在电影《机械公敌》中，威尔·史密斯扮演的警探就安装了一个可以比拟人类真实手臂的机械手，当电影中的机器人将要被销毁时，它询问科学家销毁的过程会不会疼，这些都在科幻世界中展示了，如果机械拥有了人类的感知后所带来的一系列变革。 让机器人有“痛觉”，这种在现阶段来看还停留在幻想的事情，在未来，会不会成真呢？ 让机械有触感不是很容易 人类的感知是通过复杂的神经传导来实现的，由于机械不是生命体，所以让它们拥有人类的感知是一个巨大的挑战。当然，在我们普通人看来，让机械拥有人类的触觉听上去也的确相当科幻。究竟这种“逆天”的技术是怎样实现的呢？记者请天津大学精仪学院生物医学工程专业博士生导师、天津大学神经工程与康复实验室主任明东教授为大家答疑解惑。 首先，明东教授介绍了一些关于感知的概念：“要想了解机械为何能具有人的触觉，首先要了解什么是体感。体感也称为躯体感觉，是触觉、压觉、温觉、痛觉和本体感觉(关于肌肉和关节的位置与运动、躯体的姿势与运动以及面部表情的感觉)的总称。”从性质上分类，触觉和压觉又被统称为“触—压觉”，是皮肤受到接触、滑动、压力等机械刺激时所引起的感觉。触点和压点在皮肤表面的分布密度以及大脑皮层对应的感受区域面积，与该部位对“触—压觉”的敏感程度呈正相关。人的“触—压觉”感受器在鼻、唇和指尖的分布密度最高。在前面提到的这些科技成果中，让机械具有人类的触觉，主要是通过多源传感器的阵列，让机械手模拟人体指尖的功能，对所接触物体的震动和温度等多种信息特征进行感知、融合与决策识别，从而实现对其形状的判断。 那么，这种科技成果是通过怎样的科技手段使机械具有感知的呢？对这个问题，明东教授解释道：“这种交互的感知可以通过人工智能的办法，对上述多种传感信息进行综合处理，实现对接触物体多种物理特征的提取、融合和识别，从而大致判断出物体的物理属性与几何形状，进而对接触物体时所施加的运动和动力模式加以反馈调整。这样，就可以让机械分辨出所接触物体的外观、温度、性状等一系列属性，并针对这些属性调整自身的状态。” 明东教授进一步介绍说，这一技术在本质上可以看作是神经工程研究成果的一种具体应用。神经工程学是新兴的交叉学科研究领域。这种交互感知的机械手不仅模拟了人体的“触—压觉”、温觉等感觉神经功能，还能通过人工智能和识别决策的方法对后续控制加以反馈，实际上就是人体感应到外界机械刺激后，从感受器到中枢又到运动控制器的一个完整神经系统功能的初级模拟。 虽然新科技成果的出现让人振奋，但我们也看到，这种机械感知科技还处在一个初始阶段，明东教授在采访中也指出，这种技术虽然已经取得了一定的成果，但是在未来的发展中还有一系列技术瓶颈需要克服，比如说：机械本身受传感器种类及特性的限制，使其不能像人的神经那样敏锐；此外，机械的处理机制同神经系统的信息感知相比还是有着很大的限制；最后，同人类的感知相比，机械缺乏必要的人工视觉等其他感知技术的辅助判断，因而无法进行更精准的模式分类。 用机械手系鞋带、打扑克 虽然这种新技术还处于萌芽阶段，但是，它的发展前景还是令学界充满期待。对于这种技术的未来，明东教授表示：“这种技术的应用，可以实现机械与人体功能的完美融合，可以为残障人的神经假肢及其他智能机器人的设计提供帮助。举例来说，目前大多数的仿生义肢仅仅是一种运动学和形态学的模拟，而这项技术则更逼近人体对自身躯体感知与反馈的真实控制，有望给仿生义肢带来更多功能学上的改进；再比如在大规模的流水生产线上，具有神经感知功能的机械手更易于对多种产品的属性进行自动判断，并做出合理的控制，那将会比传统机械手更加智能化和专业化。” 据英国《每日邮报》报道，美国一位仿生机械手臂的使用者展示了技术升级后机械手的先进功能——能够自己系鞋带、玩儿扑克牌等。这位使用者是来自美国马萨诸塞州罗伊斯顿市的奈哲尔·阿克兰德，他在2012年11月安装了一个类似“终结者”的机械手臂，近期，设计师开始对他的仿生手臂进行技术升级和改良，使用不锈钢和钛加固了机械手臂，这意味着整个机械手臂变得更结实，升级改良的部分还包括绝缘垫，可有效阻止热量和静电传导。通过这次机械手臂的升级，阿克兰德现在可以用机械手指灵活地系鞋带、玩儿扑克牌。今后，这款机械手臂将很大程度地提高残障使用者的生活质量。 能够制造出充分模拟人类手势和动作的机器人一直以来都是机器人设计师们的梦想，巴克斯特就是以此为目的被设计出的成功产品。巴克斯特是总部位于美国波士顿的“反思机器人”公司的产品。在这家公司看来，将来的工作间里，机器人直接和人类协同工作的几率将大大提高。目前，所有的工业机器都被搁置在安全场所，因为这些工业机器都有着沉重的躯体以及“终结者”般的速度和准确性，如果不想被砸扁，那就最好不要靠近它们。相比之下，巴克斯特要温柔得多，全身被塑料包裹的它不仅降低了速度，并且安装有复杂的安全机制和传感器，以保护它所协助的人类工作者不受伤害。 虽然少了速度和精确性，但巴克斯特却拥有其他机器人所不具备的过人之处。它的一只看上去又重又笨的手臂能在操作员的掌握下流畅地运动，仿佛失重一般。这个看似简单的功能只是巴克斯特不同于其他工业机器人的许多方面中的一个。大多数工业机器人都只有一个手臂，其任务包括抬重物、切削金属或焊接，而巴克斯特的主要任务是装拣、分类以及看管其他机器，通常都是些人类干的活儿。除了巴克斯特，还有许多机器人的设计正朝着与人类安全互动的方向努力。美国加州大学和华盛顿大学的科学家们已建立了几种有着柔软手指的机械手的原型，它们能如同人类的手指一般灵活。 巴克斯特的出现标志着一场制造行业内的机器人革命，同时也很有可能会带来劳动力市场的波动。下一代机器人将越来越多地近距离协助人类工作，规划、设计和故障排除等多功能设计将会把人们从繁琐的工作中解放出来。
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