機(jī)器人的昨天與今天（上）

李允明

過前幾次對(duì)機(jī)器人的討論，圣約翰中學(xué)機(jī)器人小組的同學(xué)們對(duì)機(jī)器人的興趣空前高漲。安妮的想法最有代表性，她對(duì)同學(xué)們說(shuō)：“這么先進(jìn)的機(jī)器人決不可能在短時(shí)間內(nèi)發(fā)展來(lái)的，機(jī)器人是怎樣一步一步地發(fā)展到現(xiàn)在的呢？”大家商定還是要去請(qǐng)教凱文老師。到了下次興趣小組活動(dòng)時(shí)，性急的安妮首先發(fā)問了。

安妮：凱文老師，人類歷史上最早的機(jī)器人誕生在哪里？

凱文老師：最早有記載的是在中國(guó)。據(jù)說(shuō)在周朝周穆王在位時(shí)，一個(gè)叫偃師的工匠，制造出了一個(gè)逼真的機(jī)器人。它能夠做和人一模一樣的動(dòng)作，能隨著音樂跳舞，臉部還出現(xiàn)歡快、激動(dòng)等表情。因?yàn)檫@個(gè)機(jī)器人多看了國(guó)

王鐘愛的侍妾幾眼，引起國(guó)王大怒，非要?dú)⑺肋@個(gè)“人”和制造它的工匠偃師不可。偃師為了證明這個(gè)機(jī)器人并非真人，只得把這個(gè)機(jī)器人拆開。在場(chǎng)的人就看到了皮革、木板、漆料、膠質(zhì)等，還有人造的五臟六腑、木制的關(guān)節(jié)、筋骨等。這個(gè)傳說(shuō)很吸引人，然而至今并沒有考古的證據(jù)來(lái)證明中國(guó)古代曾有過機(jī)器人。

湯姆：我聽說(shuō)中國(guó)在三國(guó)時(shí)期的諸葛亮還發(fā)明過木牛流馬呢。

凱文老師：從現(xiàn)代的觀點(diǎn)看，木牛流馬可能是一種獨(dú)輪車，不然，很難在狹窄艱險(xiǎn)的古蜀道上通行。從古人的描述中，人們無(wú)法確定木牛流馬是用什么動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)的。很遺憾，直到現(xiàn)在也沒有發(fā)現(xiàn)木牛流馬的考古證據(jù)。

杰克：那么，西方國(guó)家最早的機(jī)器人出現(xiàn)在什么時(shí)候呢？

凱文老師：16世紀(jì)中葉，德國(guó)有人制造出發(fā)條驅(qū)動(dòng)的偶人。雖然我們不能肯定地講偶人是現(xiàn)代機(jī)器人的前身，但

在偶人制造的過程中的確出現(xiàn)了一些機(jī)器人的重要元素。

安妮：（插話）我在北京故宮博物院鐘表陳列室看見過發(fā)條驅(qū)動(dòng)的偶人！小巧的偶人每當(dāng)正點(diǎn)時(shí)刻會(huì)出來(lái)做動(dòng)作報(bào)時(shí)！

凱文老師：是的。鐘表陳列室珍藏的帶有小偶人的鐘表是西方國(guó)家作為禮物送給中國(guó)清朝皇帝的。我們認(rèn)定具有機(jī)器人重要元素的偶人比你看到的更為復(fù)雜。但是，從基本原理上講，它們都和一種高檔玩具——百音琴的結(jié)構(gòu)是一樣的。無(wú)論百音琴的外觀怎樣千變?nèi)f化，其內(nèi)部都有一個(gè)機(jī)械式的機(jī)芯。在上緊發(fā)條后，發(fā)條釋放的動(dòng)力帶動(dòng)音筒轉(zhuǎn)動(dòng)，音筒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由音筒齒彈起琴片，從而發(fā)出美妙的音樂。一組琴片中每一個(gè)琴片都有固定的音高，問題是什么時(shí)候去撥動(dòng)它。只要在規(guī)定的時(shí)刻有一個(gè)音筒齒撥動(dòng)相應(yīng)的琴片，就相當(dāng)于樂曲的演奏。一個(gè)在確定位置上帶有一系列音筒齒的音筒，就對(duì)應(yīng)于一首樂曲。從這個(gè)意義上講，音筒就是以機(jī)械方式保存的程序。

杰克：我明白了，每次我們玩百音琴時(shí)，就是在跑一個(gè)程序。

凱文老師：我們?cè)傧胍幌?，如果更換一個(gè)功率足夠大的發(fā)條，并且音筒齒撥動(dòng)的不是琴片，而是相應(yīng)的杠桿和凸輪，那么就能夠帶動(dòng)偶人的某一個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作了。

湯姆：真有意思！這樣的偶人就是古代的機(jī)器人吧！

凱文老師：還不能這樣說(shuō)，這樣設(shè)計(jì)的偶人只能做一組固定動(dòng)作，例如一個(gè)寫字的偶人只會(huì)寫同一個(gè)字。而機(jī)器人的一個(gè)重要的特點(diǎn)是可編程的，人們只要編寫和執(zhí)行不同的程序，就可以讓同一個(gè)機(jī)器人做出不同的動(dòng)作。在鐘表制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，杰出的自動(dòng)玩偶制造家、瑞士的鐘表匠道羅斯和他的兒子于1768～1774年曾造出三個(gè)偶人。他們的重要貢獻(xiàn)是所制造的每個(gè)偶人可以演示出幾套不同的動(dòng)作，因?yàn)榈懒_斯找到了改變音筒上的音筒齒位置的方法。當(dāng)然，這樣的偶人還遠(yuǎn)沒有達(dá)到程序任意可編的水平，但在當(dāng)時(shí)，道羅斯的機(jī)械式改變程序的方法具有劃時(shí)代的意義，可以說(shuō)是一種機(jī)器人編程的雛形。

杰克：以機(jī)械方式改變程序雖然構(gòu)思精妙，但總不如用計(jì)算機(jī)編制程序那樣方便和靈活吧。

凱文老師：所以，真正現(xiàn)代意義的機(jī)器人是在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后才誕生的。1961年美國(guó)機(jī)械鑄造公司開發(fā)了Unimate機(jī)器人，接著又成功開發(fā)了Verstran 機(jī)器人并交由美國(guó)福特公司生產(chǎn)。這些都是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人。大家要注意，我們現(xiàn)在普偏使用的微機(jī)的原型在1981年才問世，工業(yè)機(jī)器人比微機(jī)足足早出現(xiàn)了20年！

（未完待續(xù)）