機器人能成為電子羊么？軟綿綿、甚至香噴噴的那種

在未來，不僅可以用硅、紙、纖維等材料來製作機器人，還可以用食物。是的，機器人不僅能被食用了，還能順便治病。

麻省理工學院（MIT）計算機科學與人工智慧實驗室主任 Daniela Rus 和她的學生們遇到了一次不小的挫折。

花了三年時間做出來的水下拍照機器人「Amour」（Autonomous Modular Optical Underwater Robot），在紐西蘭水域的一次測試中一去無回，一同丟失的還有 Amour 的所有數據。但這群科學家沒有一蹶不振。很快，根據做 Amour 時積累的經驗，她們只花了三個月就做出了更加先進的機器人「Fish」，這一次時間的成本縮減為上一次的1/12。更快，現在做一個更加完善的水下機器人，這些專家只需要花幾個小時。

更重要的是「Fish」更加柔軟（Soft），而柔軟在 Rus 教授看來就意味著機器人的進步。她將機器人時代劃分成了兩部分，傳統機器人時代以及自適應柔性機器人時代，過去60年是傳統機器時代，接下來的60年將是自適應柔性機器人時代。所謂柔性機器人特指那些根據楊氏模型（楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量）來計算能夠達到更軟柔韌度的機器人。

在接受極客公園的獨家專訪時，Rus 認為，相比於傳統機器人，這些自適應柔性機器人更加安全、更加靈敏。她邊說邊將左小臂繞在右下臂下面，並將將左右手相互交叉，「如果這個機器人手臂很僵硬的話，只能做很簡單的動作。但是你看我有大臂，還有小臂，我還有手腕，它是非常靈敏的，但是傳統機器人是沒辦法做到這一點的。」

「兩個時代」

GEEKPARK：今天在你的演講中，你把機器人分柔性機器人和傳統的機器人，為什麼會有這樣的分類？

Rus：主要是基於兩個觀察，第一個是機器人出現在 1961 年，那時工業機器人能做很多人不能做的事，它能夠替代這個工廠當中的部分人力，但是工業機器人和人是分開的。因為這些工業機器人非常的大、非常笨重。第二個觀察是很多機器人的形態是受到人的啟發，比如類人機器人，是受到人的啟發，比如像人的手，就是類人機器人。它有人的體態，也是有人的形象特徵。

所以讓腦洞大開，我們重新想機器人應該是怎樣的，再應用到機器人的開發上。在機器人設計方面，之前大家思維比較僵化。是從機器人應該像什麼樣出發，但是我想要的機器人是能夠幫助人們去參與每天的生活工作當中，人和機器人是可以並肩來工作的，所以機器人應當是安全的，而不是有危險的，又大又笨重的機器人，給人們構成威脅的機器人是不行的，它們可能會傷害到你。我們要探索不同的材料、不同的形狀、不同的研發機器人的方式。在我們的實驗室裡面，我們用不同的材料來製作機器人，不僅只是用塑料，我們可以用硅、紙、纖維和食品級材料，還可以用食物來製作機器人。

GEEKPARK：與傳統的機器人相比，這種新型的機器人有哪些優勢？

Rus：他們更加安全、更加靈敏。如果這個機器人手臂很僵硬的話，只能做很簡單的動作。但是你看我有大臂，還有小臂，我還有手腕，它是非常靈敏的，我可以左手和右手交叉，我還可以把我的右手臂擠壓在我的左手臂下面，但是傳統機器人是沒辦法做到這一點的。

GEEKPARK：正如您所說，現在機器人在國內外工業上應用都十分普遍。但這些機器人並非自適應柔性機器人，您覺得機器人時代的全面到來需要哪些條件？

Rus：是的。我們現在還只是在研發的初期階段，我們需要去開發一些標準化的流程去生產機器人的身體等等，因為機器人需要大腦、身體，然後用大腦去控制身體，完成任務。它需要更加柔性的身體，為了達到這一點還需要我們更加努力，去選擇更多更好的材料，開發更先進的製作方式和工藝。

GEEKPARK：現在提到製作機器人的話，身體和大腦哪一部分是最難的？

Rus：我們是螺旋前進的，我們現在可以去生產身體的這種機器人，他們知道怎麼去製作機器人的身體，然後我們現在有工具去製造這些身體，然後控制，讓他們有這種自我控制的能力。我們在過去 60 年的時間裡一直致力於讓那些傳統機器人利用它們僵硬的機體去完成一些任務。我們現在要做的就是繼續努力把它的這種僵硬的機體變得更加的柔性和靈敏。

GEEKPARK：怎麼樣去改變這種狀況呢？

Rus：只能不斷地去研發，不斷地去取得進展，不斷地去攻克一些問題。我們現在的機器人研發社區正在不斷擴大，現在有更多的研究人員正參與到我們解決問題的過程當中。所以我們已經看到了巨大的進步。

柔性機器人出現後，對機器人的想像將不再局限於 Rus 常舉的自動駕駛的例子了。許多運用新型材料如紙、纖維、食物等製作出來的柔性機器人將改變各行各業。比如，現在的 MIT 實驗室正計劃研發一個無創手術機器人。這個機器人的材料必須用食品級的材料來做，因為要把機器人放到人的身體當中，而且它不能夠被當作異物被身體排出去，當它進入到身體之後可以用 MRI 之類的東西來控制它，現在這樣的機器人可以用於移除人身體內的異物，包紮傷口，以及精確送給藥物。

然而面對這些暢想，人們往往會出現不同的的情緒，就像人們初次參觀 Rus 在麻省理工學院的實驗室一樣。實驗室里擺滿了稀奇古怪的機器人，有的能握住棒球、有的能改變形狀還有的能運載貨物。當看到這些時，來參觀的人們通常會出現兩種反應，一種是感到焦慮，擔心所在行業遲早有一天會被機器人取代，人類可能會面臨合理性危機；另一種則是感到興奮，迫不及待地問 Rus 還有哪些工作是可以轉移給機器人。

以上這兩種反應，無外乎是技術樂觀派或技術悲觀派。不論是蒸汽機還是互聯網，只要出現大幅度解放生產力的工具時，這些舊瓶裝新酒的爭論就會出現。

或許人們真正憂慮的不是即將到來的未來本身，而是一個更為現實的問題，在未來我們將如何與機器相處，機器人是否會「失控」。Rus 對這件事情倒是信心滿滿，她認為如果從幼兒園到高中，一直有意識地培養人類的計算思維和計算製作能力，人機協同工作將是水到渠成的事。比起用「機器」來稱呼這些發明外，她更傾向於用「工具」一詞，因為這些都是「為人們所發明」（by the people and for the people）的機器。

怎樣克服「黑鏡」式的恐懼

GEEKPARK：人們對於機器人的態度，人們通常會有兩種，一種是很恐慌害怕被替代，另一種是非常期待。您本人是偏向後者嗎？

Rus：我覺得我是非常樂觀的，讓機器人來支持人們的生活、完成任務。我覺得我們應當把機器人看作一種更智慧的工具。它比斧頭更有用，但是跟斧頭一樣仍是一種工具，我們要用機器人去完成什麼工作，最終也取決於我們人類的決定。機器人也好、機器也好，它們只應該去做我們編程所設定的讓它去完成的那些工作，所以我們就是最終的決策者。

GEEKPARK：你覺得人們根本不必對即將到來的機器人時代感到恐慌嗎？

Rus：是的，我們現在用很多機器來幫助我們更好地工作，一些很重的活都是在用機器來完成。所以其實在此之前，我們就在把工作交給了機器。

GEEKPARK：這種恐慌來自哪裡呢？

Rus：我覺得是因為缺少認識吧，就是大家對這種技術還缺乏了解，以及還持有懷疑的態度吧。所以，我覺得非常重要的一件事就是向大家解釋這個技術可以做什麼，不能做什麼，解釋我們用到的是什麼技術來支撐這個機器人的開發。專家應該和媒體攜起手來，我們可以幫人們更好地進行溝通。

GEEKPARK：人們擔心對機器人的失控，比如像雪萊夫人筆下的「弗蘭克斯坦」那樣，這種情況有可能出現嗎？

Rus：機器人是有編程的，所以你通過程序告訴它要做什麼，它才會去做什麼，我們會決定這個程序是什麼。如果說這個機器人進入到無法控制的情況，我們可以按下緊急停止按鈕去叫停。

GEEKPARK：那麼對於普通人來講，怎樣能夠實現與機器人更加主動地互動？

Rus：我們發明了計算機、發明了機器人，然後去使用它們，我們需要去了解它們是怎麼生產出來的，然后里面的軟體、硬體是如何運作的。需要去深入地理解這些機器從裡到外的運作機制。為了實現更好的與機器互動，我們開發了界面、聲音、手勢等多種互動方式，讓機器人在運行的時候，能夠與人進行交流溝通。如果說我們最終能夠把機器人直接與我們的大腦活動進行連接的話，那就會成為一個最終的理想場景。無論哪種方式，我覺得機器人應當是以人的需求為主導來進行開發的。

無論是技術樂觀者還是技術悲觀者都不得不承認一個事實，未來一定是一個人機協同的世界。

不過要實現這令人憧憬的未來想像，還有需要克服許多困難。因為正如 Rus 所說，目前製作機器人分為硬體和軟體兩部分，無論那部分都只是少數人擁有的專業技能，並且能幫助人們做硬體的工具還少之有少。

附：以下是 Daniela Rus 在極客公園 Rebuild 2018 科技商業峰會上的演講及採訪實錄（經過極客公園編輯，略有刪減）

大家好！極客公園早！當我還很小的時候，就特別喜歡各種科幻小說和電影。幾年之後，我學會了如何去編程機器人，成為了機器人方面的專家。然後我有一個也很喜歡科幻電影的學生，我們就決定要和同事一起建造一個最初起源於科幻作品裡的機器人，去探索水下的世界。這個機器人可以在水下像直升機一樣移動，而且可以為我們傳輸高解析度的影片，都些功能都是通過先進的技術實現的。為了測試這個機器人，我們去到了新加坡，想要看看機器人到底性能如何。我們當時對我們的作品非常有信心，就決定將這個機器人所有的安全設施都撤下，讓它能夠在水中自由的工作。然後這個我們花了三年時間去打造的機器人就這麼離開了海岸，我們在岸邊一直等，但它並沒有回來，我們徹底失去了它，這讓我們感到非常絕望。

在科學領域，有很多創新想法都需要花費很長的時間去實現，但事實卻是現在科技進步的速度卻非常快，因為失敗是成功之母。我們花了三年時間去研發製造這個機器人，但回到實驗室，我們才花了三周的時間做造出了一個新的機器人。然後再把它帶到水下進行測試的時候，我們發現這個機器人真的特別好，但是在機器人旁邊都有很多的魚，而且它們游得比我們的機器人好多了。那個時候我跟同事就想到，我們能不能做一個機器人，讓它跟魚的生物形態特別像，能不能做一個仿生機器人。

這個機器人是柔性材料做的，游泳的方式跟魚一樣，這使其可以在幾秒鐘之內就完成一次轉向，也可以使其快速逃離大魚的捕食。我們對這樣一個成果感到非常興奮，就將其帶到了海底進行測試。圖片上的這個人就是我，黑色的那個點就是我們仿生魚的眼睛，它游得非常優雅。我們花了幾年的時間造出了一個水下機器人，又花了三個月時間做了第二個，現在我們只需要幾個小時就可以造出一個類似的機器人。這個過程大家應該挺熟悉的，在 20 年前，計算這件事還非常複雜，因為當時計算機非常龐大，也需要依賴非常專業的技能來進行操作。但是現在每一個人手上都有一個計算機，我們現在也特別依賴計算機，甚至都沒有意識到自己的依賴程度有多高。這就讓我們想到一個新的問題，當今的世界被計算機深刻地改變了，我們用計算機來進行各種運算。但在做一些實體工作的時候，計算機能給我們帶來怎樣的改變？

比如自動駕駛，這項技術能讓交通事故導致的人員傷亡大大減少。而且這項技術能讓很多老年人也可以方便的出行，節省我們在通勤過程中的時間和精力，讓我們可以不受時間和空間限制地進行通勤。這項技術最終的實現已註定，只是一個時間問題了。

當我們開車、坐車的時候，我們知道汽車能將我們安全快速地送達，像一個朋友一樣。我們去超市的時候可以將我們想要的貨物直接交給送貨機器人，它們可以和汽車合作將商品直接送到汽車上，回家之後廚房機器人已經把我們買的原材料做好了，也根本就不需要孩子們幫我們洗碗了，因為洗碗和清潔機器人已經幫我們把餐具和房間全部清潔好了。

這個想法聽起來像是來自動畫片的想像，像是很難實現、很遠的未來，但是事實上這樣的未來離我們已經很近了。我們的機器人現在已經可以和醫院的醫生進行協作，和工廠的工人進行協作，它們可以幫我們掃地，甚至可以給代替人工給奶牛擠奶。但為了實現這個目標需要解決一個非常大的挑戰，我們必須讓機器人更加直觀，就像智能手機一樣，可以非常直觀的在智能手機上進行計算。

機器人有各種各樣的部件，有自己的身體，也有大腦。我們需要確保機器人的身體可以幫助我們完成各種各樣的任務，而它的大腦要確保可以指揮機體執行正確的動作。現在的機器人可以完成很多工業領域的任務，這張圖片是 1961 年的第一台工業機器人。到 2022 年，我們預測會有 3100 萬的機器人在工廠中幫助我們進行生產。

而且我們知道，我們的機器人擁有非常複雜的工程結構，可以幫助我們人類做很多的工作。但同時他們又非常危險，因為他們非常笨重，所以我們經常會讓工廠里的人遠離機器人。但在自然界，事情並不是這樣的，在自然界中，我們可以看到一些自然的有機生物。比如這個視頻里的章魚，它如何通過一個小孔，從封閉的盒子裡面逃出來。自然界當中的生物都是很靈活的，這些生物可以完成各種各樣複雜的任務，我們的機器人也應該要能夠做到。

所以我們開始思考我們在製造機器人時使用的材料，以及我們設計機器人的方式。我們可以看到這個巨大的章魚多麼靈活、巧妙地從小洞里逃了出來，以及這隻大象非常輕易的就從孩子的手中拿走了香蕉而沒有傷到他，但同時它的鼻子又可以和天敵進行激烈的戰鬥。所以我們應該設計出一種機器人，可以和自然很好的互動。這些例子為我們帶來了思考，讓我們去重新思考機器人的內涵是什麼。

過去 60 年，我們一直致力於生產工業機器人，那種又重又危險，身體非常堅固的機器人。它們可以完成複雜的任務，但是需要在非常受限的環境當中才能工作。而接下來的 60 年，我們應當致力於設計、生產一種機器人，讓他們能夠在以人類為中心的環境當中運行，他們可以進行一系列複雜的物理活動。過去 60 年機器人以模仿人形為主要形式，接下來 60 年我們相信機器人的外形應當變得更加多元化。

最近機器人方面的思想家都受到一個想法的激勵，他們開始認為各種材料都可以和機器結合在一起，這樣就可以創造出一個新的世界，在這個世界當中各種材料都可以被應用在機器人上，讓機器人變得更加泛用。而我們的機器也會變得更柔性，就像軟材料一樣。這就是我們基於這樣的想法造出的機器，我們重新思考了機器人的形狀和材質。到底什麼是柔性？我們機器的身體，我們希望可以讓它變成軟的或者柔性的。所以材料就是我們創造出柔性機器人的關鍵。而對於柔性機器人來說，其行為模式和傳統機器人又是完全不一樣的。比如自然生物是有肌肉有皮膚的，但是機器人的機體都是鋼鐵或塑料製成的，其行為模式就完全不一樣。所以我們希望機器人可以在行為模式上接近生物。如果能夠實現這一目標，就可以對柔性機器人的能力有更深的認識。

比如柔性機器人的移動方式，這是我們剛剛說到的柔性機器人，我們可以看到這樣一個非常柔軟的魚尾，可以使我們的機器魚像真正的魚一樣在水中遊動、轉向，而且這個機器也有自己的大腦，可以讓機器魚在水中自由遊動。機器人使用的液壓柔性傳動裝置，使用的是硅酮這樣的軟性材料製作的傳動器。在硅酮內部有一個空的腔體，我們對腔體施加壓力的時候，材料就會發生彎曲，發生彎曲就可以實現魚尾的擺動。我們可以看到這個魚尾向左向右在擺動。而且材料的中間使用的是不可拉伸式的材料，通過使用這樣的材料，我們的魚尾就可以在水不停的左右擺動。

通過魚尾的擺動，我們機器人魚就可以向前遊動。如果向右擺動幅度更大的時候魚就向左走，反之向右走。這是我們用機器魚做的一些實驗，這裡它向左拐了。也可以看到機器魚上的攝像頭拍攝的圖像，這讓它可以在水中遊動並且迴避障礙物。基於這樣的思路我們也可以製作一些其他的機器人，讓我們的機器人可以像真正的動物一樣運作。

這裡演示的是一種柔性機械手，安裝在傳統的機械臂上。可以看到我們也使用了跟機器魚上一樣的柔性材料。當然我們不是讓它左右擺動，而是用它去抓取。通過機器人的抓取實驗，我們給機器人很多它以前沒有嘗試抓取過的物體，讓它去抓取。但可以看到，因為我們所使用的材料是柔性的，並且貼合度非常好，這就使這個機械手可以實現非常棒的抓取功能。這也讓機器人可以做到非常複雜非常精細的動作。比如這是一段機器人試圖安裝電燈泡的演示。想要安裝這個電燈泡，機器人首先要抓起底座，再抓起電燈泡進行安裝。抓起底座的時候是從左邊抓取的，但是它抓電燈的時候是從上面來進行連接。通過這種方式，燈泡就被安裝上去了。這個過程就需要考慮我們抓取的方向和角度，什麼樣才是正確的。通過機器學習可以做到這一點，可以訓練機械臂的方向和手腕的角度。

我們的架構是一個經典的架構，就像這個樣。我們會使用卷積神經網路，經過各個層的卷積，達到最終的密集化的知識集。通過這樣的思路，我們非常小心的控制了機械手的方向和手腕角度，然後進行機械抓取。我們開發了網路，並且對它進行了訓練，我們使用左邊的這些物體進行訓練，然後右邊的物體進行測試，我們也實驗了很多其他的物體。這裡就有一些例子，可以看一下我們的網路是如何工作的。這裡我們有一個樂高的積木，放在機器人的面前，以一個隨機的角度放置，機器人沒有見過這樣一個物體，但通過神經網路的訓練，機器人非常快的就可以調整它的抓取角度以及姿勢。這裡還有另外一個例子，我們給機器人其他的一些物體，這個機器人就會自動去決定要用哪一個角度抓取，是上下，還是左右，可以從不同的角度和方向進行抓取。就是因為機器人手部的貼合性非常好，所以我們的機器人不需要非常了解我們整個物體的具體模型。所以即使它們不知道具體的模型，仍然可以非常精確的抓取，這是傳統機器人非常難做到的。有了這樣的機器人我們就可以讓機器人真正在以人類為中心的環境當中運行。

比如機器人還可以幫我們疊衣服，或者把洗好的碗筷裝起來，我在旁邊掃掃地就可以了。當然我們還有一些其他的想法。剛才我們所看到的這些例子，比如我們的液壓傳動裝置可以使用水來作為動力源。還有另外一個想法就是可摺疊的機器人。設想一下，如果機器人的身體是像紙一樣的，我們可以通過摺疊的方式把它改造成我們所希望的形狀。比如這裡有一個兔子一樣的機器人，它也可以像兔子一樣進行一些運動。我們選取了一個兔子的模型，並且將它進行水平的切分，然後我們可以看到這個就是切割出來的模型。之後再使用我們的鐳射切割機或者 3D 印表機來列印出這個模型。最終創造出的物體就很像之前的兔子。

通過這樣的摺疊可以非常直觀的控制這一隻兔子，這是令人非常興奮的想法。因為如果有了這樣的想法，我們就可以創造出一些像動物的機器人。比如你坐的椅子，也可以使用這樣的材料製作，這樣我們的椅子本身也就變成了機器人。我們還可以創造出哪一些其他的機器人呢？這是很值得我們想像的。

我們對於機器人有很多的想法，在未來以人為本的環境當中有靈活柔性的機器人幫助我們，比如圖上的花也可以作為機械抓取的臂，或者還會有其他的一些機器人。它們可以向醫生的迷你助手一樣，幫助我們進行注射等等。想要做到這些，我們要思想機器人的內核本質是什麼。未來 60 年我們機器人的生產材料可以是多種多樣的，可以是食物，也可以是塑料。而且我們的機器人也將更符合和我們的要求，會更安全。並且世界當中會有更多自適應的柔性機器人，並且幫助我們人類完成更多各種各樣的物理活動。謝謝各位。 

本文由極客公園原創

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