摘要：機器人不能是傻冒，也不能動不動就栽噴泉里。人類社會正經(jīng)歷一場影響深遠的技術(shù)重構(gòu)。曾經(jīng)只在科幻作品中嬉戲的機器，已經(jīng)開始滲透我們的生活。即使你還沒有機器人工友，那樣的未來也不遠了。自動駕駛汽車志在變革我

機器人不能是傻冒，

也不能動不動就栽噴泉里。

人類社會正經(jīng)歷一場影響深遠的技術(shù)重構(gòu)。曾經(jīng)只在科幻作品中嬉戲的機器，已經(jīng)開始滲透我們的生活。即使你還沒有機器人工友，那樣的未來也不遠了。自動駕駛汽車志在變革我們的馬路。第一批真正的高級機器人已經(jīng)在醫(yī)院、建筑工地乃至沃爾瑪干上活了。

但自動化革命的背后隱藏著堆積如山的難題。樂觀一點，也可以說是挑戰(zhàn)。對此，一個機器人學(xué)家小組在《科學(xué)》子刊《機器人學(xué)》上發(fā)文，列出了機器人發(fā)展面臨的十大挑戰(zhàn)，涉及眾多領(lǐng)域：來自電氣工程的新發(fā)動機，來自材料科學(xué)的新材料，乃至社會科學(xué)的倫理準(zhǔn)則。機器人革命的確切走向并不明朗，但可以肯定的是，一大批學(xué)科都將受到?jīng)_擊。

“我們想以這篇文章，作為如此多樣的一個研究領(lǐng)域的切入點，讓大家一起來拓展思路，”文章第一作者、帝國理工學(xué)院機器人學(xué)家楊廣中表示。

硬件

我們不妨從硬件說起。專家組并不擔(dān)心機器人具體類型的問題，比如類人機器人或協(xié)作型機器人。“這是有意為之，”楊廣中說，“因為有時候，我們過度關(guān)注具體形式，而不去從根本上思考如何另辟蹊徑，如何向大自然學(xué)習(xí)，如何使用新材料。”

大部分機器人都還是一副呆傻、面無表情的模樣，說話也有些困難。但這種情況已經(jīng)開始改變。比如，有的機器人形象越來越萌。在「軟機器人」這個名稱頗為形象的領(lǐng)域，工程師正在開發(fā)一種柔軟的機器人，比如靠流動的油來改變形狀。這樣的機器人使用時，會安全很多。但首先，工程師們必須攻克一些難關(guān)，比如被刺破后，軟機器人該如何自我修復(fù)。目前，只有一種軟機器手能辦到，但前提是讓人熱敷40分鐘。理想情況是，在室溫之下，機器人就能進行自我修復(fù)。

「章魚機器人」開啟了軟體新時代

將經(jīng)過自然界檢驗的靈感借鑒過來，這個過程稱為生物擬態(tài)（biomimicry）。在生物擬態(tài)領(lǐng)域，自我修復(fù)尤為重要。比如，要復(fù)制人手，你就需要一種觸感良好的軟性材料，但受損之后要能自我修復(fù)。這還沒完：手是一種復(fù)雜至極的工具，滿是肌肉、肌腱和小塊的骨頭。如何將其復(fù)制過來，讓機器手像人手一樣靈動自如？依樣畫葫蘆看來行不通。所以，難點就在于，如何避開這種復(fù)雜性，同時實現(xiàn)堪比人手的靈巧性。

生物擬態(tài)的另一個范例是機器人“Cassie”。它看上去就是兩條腿，像一只沒有身體的鳥。最有意思的地方是，Cassie的創(chuàng)造者并沒有說：“好啊，就按照鳥腿的樣子，復(fù)制一對出來?！倍峭ㄟ^計算，得出效率最高的解決方案，所得的結(jié)果恰好類似于鳥腿。但復(fù)制自然，尤其是制造類人機器人的挑戰(zhàn)是，還得同時復(fù)制生物體無可比擬的能效。如果你想模擬出螞蟻大小的機器人，并用傳統(tǒng)電機，也就是超級笨重的執(zhí)行器來驅(qū)動它，那我只能祝你好運。

一個解決辦法是，把機器人看成一個分布式整體的一部分，而不是自成一體的執(zhí)行者。比如，微型機器人合力建造復(fù)雜建筑，或是農(nóng)業(yè)機器人協(xié)作收割作物。這樣一來，我們就得想辦法設(shè)計只有幾厘米長的機器人。

軟件

當(dāng)然，要構(gòu)建互聯(lián)的微型機器人，你還要開發(fā)相應(yīng)的算法，協(xié)調(diào)成百上千臺機器，這就涉及到機器人學(xué)在軟件領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。在純粹的數(shù)字世界內(nèi)，AI正大步邁進，但具體實施又是另一回事。

舉個例子，算法可以通過自學(xué)，迅速掌握某些技能，比如經(jīng)過不斷試錯，學(xué)會辨認物體，這個過程被稱為強化學(xué)習(xí)。但讓機器人親自動手，嘗試幼兒游戲呢？相較于純粹的虛擬計算，這個試錯過程就漫長多了。因此，未來的難題就是讓機器人操控現(xiàn)實世界中的新奇物件。

隨著光達（lidar）等傳感器的性能不斷提升，價格也日益減低，在上述方面，機器人已經(jīng)取得長足的進步。但它們還是經(jīng)常性地掉進噴泉，或差點在人行道上碾到一條狗。因此，這方面還有待提高。

美國一安保機器人沖到了噴泉池中

這還沒說到人機共處呢。機器人面臨的最有意思的挑戰(zhàn)或許涉及到人機互動方式。這看似簡單：要相互避讓，機器人摔倒要幫忙扶起來，諸如此類……但也會一下子變得十分棘手。比如去年，一個安保機器人就遇上了麻煩，它被指在舊金山騷擾流浪漢。

那么在情感上和實際互動中，我們和機器之間應(yīng)該是什么關(guān)系？要是生產(chǎn)商利用這些關(guān)系，說服兒童不斷購買越來越高級的玩具機器人，我們該怎么辦？如果機器人沒有回應(yīng)愛的能力，你會真心待它嗎？從倫理角度看，機器人的未來不免令人困惑。

當(dāng)然，大部分的人機互動都是無害的，也會成為很多產(chǎn)業(yè)的常態(tài)。有的機器人，比如達芬奇系統(tǒng)，已經(jīng)開始與外科醫(yī)生并肩作戰(zhàn)。但將來的挑戰(zhàn)在于，隨著機器人日益接手縫合傷口等枯燥型任務(wù)，越來越多的責(zé)任將被交到機器人手中。到那時，人機互動就真的成了一場微妙的舞蹈，外科醫(yī)生與機器人并肩工作，互不干擾。

達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)

真要說起來，在不遠的將來，誰又能跟機器人學(xué)脫得了干系？“看看這十大挑戰(zhàn)，”楊廣中說，“有來自材料科學(xué)的材料、來自電氣工程的電力、來自計算科學(xué)的導(dǎo)航控制、來自生物學(xué)的硬件系統(tǒng)?！边€有倫理學(xué)家、神經(jīng)科學(xué)家、腦機接口，以及安全專家防止你的類人機器人被黑后大鬧一場……這越來越像是每個人的家務(wù)事了。