從展項到劇場——人形機器人在科技館中的科普展示

張 娜，王 磊

廣東科學中心，廣東廣州 510006

人形機器人（Humanoid robot）擁有人的四肢和頭等構(gòu)造，面部也趨近于人，以便模擬人類眼睛和嘴部的動作表情。雖然大部分人形機器人仍處于試制階段，卻長期以來在科幻文學中扮演著主角，是機器人學（Robotics）的一大主題。人形機器人因其類人外表具有良好的視覺效果，能夠引發(fā)觀眾產(chǎn)生同理心，特別適合在科技場館中進行展出。

最早的人形機器人是日本早稻田大學開發(fā)的WABOT-1，它可以和人簡單對話，也能做一些基本走動。為了推動和促進科技館在數(shù)字化時代的非正式教育功能，科技館致力于創(chuàng)建研發(fā)更多基于ICT（信息通信技術）的互動展項，讓觀眾接觸到具備更強大功能的科技創(chuàng)新產(chǎn)品，這種時代的需求和人形機器人的出現(xiàn)相結(jié)合為觀眾營造更具科技感和時代感的非正規(guī)學習氛圍。

作為新興技術產(chǎn)品，人形機器人與科技館有著天然的聯(lián)系，科技館緊跟人形機器人發(fā)展的腳步，引入最新的人形機器人進行科普展示。盡管機器人早已是科技館的?？停蠖嘁詸C械體原本的面貌示人，呈現(xiàn)出的更多是金屬質(zhì)感的冰冷部件。人形機器人的到來具有劃時代的意義，機器人“變形”成人類的模樣，擁有四肢和軀干，有的甚至包裹上了人類的皮囊，受歡迎指數(shù)急劇上升。

1 科技場館人形機器人展示形式分析

人形機器人的每一次發(fā)展與升級都為科技館所關注，國內(nèi)外科技館爭相邀請最新研發(fā)的人形機器人前來“做客”，在吸引觀眾目光的同時，達到前沿科技產(chǎn)品科普化展示的效果。回顧人形智能機器人在科技場館中的應用，可大致歸納為以下幾個階段。

1.1 功能性動作展示

在這種形式相對單一的展出人形機器人新功能的展項中，成為觀眾視覺焦點的與其說是人形機器人，不如說是異化的存在，觀眾此時的參觀心理與去動物園參觀動物時的心理無異。作為非人的機器人，觀眾最初假設它們都是組裝起來的金屬塊，完全沒有人類的屬性，當看到這樣的金屬塊進行人性化動作時，觀眾就會報以掌聲，如同觀看馬戲團里經(jīng)過訓練，能夠進行表演的動物一樣驚奇。

例如，本田開發(fā)的新型智能機器人ASIMO在日本科學未來館向大眾的展示中，ASIMO位于一圈防護欄的正中間，展示最新研發(fā)出的功能：感知周圍人的動作，針對指定提問者的問題進行相應的回答，在回答時，還會不停地使用肢體語言。在展示中，ASIMO還對自己的功能向參觀的公眾進行說明，如：識別人多聚集的地方，還可以通過傳感器瞬間識別到參觀公眾的舉手，然后在沒有指示的情況下進行說話等[1]。觀眾圍繞在ASIMO防護欄周圍觀看展示最新研發(fā)出的動作，這種展示形式更像是新產(chǎn)品發(fā)布會，給予觀眾的是機器人能完成的新的類人動作的沖擊。

1.2 智能化人機互動

隨著科技館和人形機器人功能的發(fā)展，人形機器人在科技館中的展出方式也發(fā)生了新的變化，不再作為陳列式展品為觀眾所觀看，而具有可操作性，能對觀眾的特定動作做出相應回應。到此階段，人形機器人不再是擺放在“真空”玻璃櫥窗中的冰冷物件，而與周圍的布展環(huán)境相融合，對周圍環(huán)境中的刺激做出反應，雖然這些反應同樣來自于預先設置好的程序，這些動作程序由觀眾即興動作開啟，呈現(xiàn)了人機互動的可能性。

2010年，法國Aldebaran機器人公司研發(fā) Nao仿人機器人在上海世博會上以同步舞蹈動作驚艷四座，成為全球矚目的焦點。同年Nao完成了令人驚異的單口相聲表演，精巧的手臂動作是Nao的突出特色。隨后，Nao進軍教育界，成為聯(lián)合國STEM（科學、技術、工程和數(shù)學）項目中重要的輔助手段，進入校園，向?qū)W生展示機器人學和機器人在人類未來生活中扮演的重要角色。Nao目前是學術領域世界范圍內(nèi)運用最廣泛的類人機器人，國內(nèi)多家科技館在機器人展區(qū)中引入了Nao，進行集體舞、踢足球、爬梯子、撿垃圾等表演。除上述既定程序操控下的功能性表演外，Nao精通9種語言，能自由與人類進行語言、肢體和眼神的交流，還能感知人類的情緒，用于幫助治療自閉癥患者。

1.3 模擬人類情感表情

人形機器人要想真正具備人類屬性，模擬人類情感表情是至關重要的一環(huán)。此階段的人形機器人有了屬于自己的臉孔，不再是一成不變的變形金剛式標志性臉孔，呈現(xiàn)出更加細膩的人臉面部特征，也能通過學習，模仿觀眾的表情和肢體動作。早在2001年美國麻省理工學院就研發(fā)了世界上第一個有類似人類感情的機器人。為了更加精確地表達傳遞情感，人形機器人也有了性別和年齡之分。

日本科學未來館“人形機器人：什么是人類？”展示一些我們見過的最真實的人形機器人。機器人的創(chuàng)造者用一種特殊類型的硅膠，看起來像人的皮膚復制身體，并花費數(shù)百個小時成型，繪畫和手工制作的模型的面部特征的真實副本。日本科學未來館3個人形機器人包括女播音員機器人，成年女性機器人和兒童機器人。這3個機器人將作為日本科學未來館的常設展項，機器人與公眾的互動有助于研究人員進一步探索機器人。游客可以用這個機器人，做到面對面的交談，隨著時間的推移，研究人員希望，人們會變得更加習慣用機器人進行通信。

2011年在倫敦科學館中舉辦的“機器人市”活動中，展示了許多來自歐洲和英國的模擬人類表情的人形機器人，將歐洲的機器人文化帶入了英國，體現(xiàn)了機器人設計和技術的最高水平。由歐洲和日本科學家聯(lián)合研制的兒童機器人iCub身高僅有104厘米，相當于3歲男童的身高，iCub擁有一雙大大的圓眼睛和白色的面孔，能爬行和坐立，能模仿兒童的頭部和眼睛活動，看到移動的物體，可以用眼睛和手進行跟蹤和抓舉，惹人憐愛，備受好評。iCub最了不起的地方在于“他”是一個開放的系統(tǒng)平臺，能像孩子一樣發(fā)展自己的認知能力，逐漸掌握自己身體的運動機能以及與外部世界互動的能力，最終實現(xiàn)與他人交流?！案拍睢睓C器人擁有精致的人形臉孔，通過與人的交流，他能學習人類的表情，并根據(jù)對方的表情，調(diào)整自己的表情?！翱ㄋ古痢焙蚷Cub的外貌類似，都做成了孩童大小，看上去就像是布偶娃娃，它不能行走，通過與兒童觀眾的互動，幫助兒童理解情感，通過表情對話教會兒童如何與他人交流。

1.4 機器人劇場

戲劇機器人由英國康沃爾郡公司“工程學藝術”（Engineered Arts）制造，由壓縮空氣驅(qū)動，幾乎完全用鋁材料制造。戲劇機器人懂得很多簡單的對話，它會跟眼前的人打招呼，發(fā)出問候語，還會模仿這個人的一系列動作，只需看過一次就能即時準確快速地模仿出來，它的LED眼睛甚至可以表達出不同的情緒和感受，而且加上說出的經(jīng)典對白以及豐富肢體的動作，整個場面極其繪聲繪色。

2010年全球首家機器人劇場出現(xiàn)在波蘭華沙，并在華沙哥白尼科學中心、以色列海法國家科技館（MadaTech）、德國沃爾夫斯堡Phaeno科學中心、加拿大安大略科學中心等多個科技館中上映其機器人劇目。目前編排的劇目改編自科幻小說和童話故事，劇場負責人表示未來將吸納更多文學作品進入劇目的編排中，機器人有望成為名副其實的演員，上演經(jīng)典文學名著甚至電影片段。

國內(nèi)科技館機器人劇場的概念尚未成型，部分科技館中的機器人表演形式更多的偏向于機器人秀場，演出的劇目，從歌舞到小品，內(nèi)容繁多，例如：南京科技館機器人的“千手觀音”表演，上?？萍拣^的機器人小劇場的機器人廣播體操、勁爆舞蹈、“太極功夫”表演，甚至勁舞“江南style”，中國科技館的機器人樂隊指揮，仿人形機器人手持指揮棒指揮樂隊一曲接一曲地演奏各種樂曲。這些機器人表演雖然具備“劇場”的形式，但實質(zhì)上還是事先通過編程控制的、既定程序操控下的受控重復性動作，展出的關注度和反響不錯，但如果可以更進一步實現(xiàn)機器人的自主式演出，相信會更加精彩。

與這種常見的機器人表演秀不同，華沙哥白尼科學中心機器人劇場劇目的選擇兼具科學教育和科技哲學的雙重內(nèi)涵，具有科幻小說戲劇化的特點，內(nèi)容寓意深刻，引發(fā)觀眾對未來世界中機器人與人類共存問題的哲學思考。這是人形機器人在科技館中展出的比較理想的形式。目前戲劇機器人在波蘭華沙哥白尼科學中心機器人劇場展中上演以下兩個劇目。

1.4.1 空抽屜的秘密/四維空間的鬼魂

該劇改編自19世紀Edwin A. Abbott的短篇小說《平面國--多維度的愛情故事》。來自平面國的正方形開始了走向第三維度的旅行?，F(xiàn)在我們看來司空見慣的立體事物都讓正方形驚訝不已，就如同我們面對四維空間一樣好奇。表演致力于講述關于這些多維世界的故事，舞臺上兩個戲劇機器人扮演兩個年輕人：多米克和佐思婭，它們在尋找一只“消失的”鋼筆，在埃德溫叔叔（由工作人員扮演，角色定位為觀眾的良師益友）的陪同下，觀眾開啟多維世界的旅行，幫助他們找尋這只鋼筆。埃德溫叔叔善于思考，并回答觀眾關于空間特性和維度的種種問題。這個劇目面向中小學生，具有教育意義，戲劇機器人的表演準確到位，通過視覺沖擊和簡練的對話幫助觀眾理解空間維度概念。

1.4.2 菲利斯王子和克里斯特公主

該劇改編自波蘭作家Stanis aw Lem的同名小說，收錄在《機器人故事集》中。勇敢的機器人王子菲利克斯愛上了美麗的克里斯特公主。但是，盡管克里斯特公主本人也是機器人，但是她卻對人類情有獨鐘，拒絕一切機器人的追求。這種異常的偏好 來源于機器人世界最大的秘密，人類是機器人文明最大的敵人。但是，菲利斯王子不畏艱險，偽裝成人，追求克里斯特公主。機器人之戀映射了人類的歷史，從生命起源到宇宙探尋。黑色幽默貫穿始終，發(fā)人深思，反省當今人類現(xiàn)狀。該劇將童話寓言故事和當代科學技術相結(jié)合，幽默詼諧，又不失深度，引人思考。發(fā)，科技的進步在科技館中得到了有力的見證。未來的人形機器人將具備更加強大的功能，并具備認知學習能力，能更好地學習積累人類的情感體驗，帶給觀眾更加精彩細膩的戲劇演出。觀眾有一天一定會為機器人演員精湛的演技所折服，同時思考如何與這些高度智能化的人形機器人共存共處。

相關學者曾指出，科技館通常以靜態(tài)工藝品形式展出技術系統(tǒng)，但是機器只有在與人的互動中才能體現(xiàn)出其價值[2]。機器人如何在科技館中展出，如何讓觀眾安全操作機器人確實是個值得科技館思考的問題，但是機器人對于科技館的重要性值得我們對上述問題加以深刻思考與探究。在當今世界，科技館若不能引發(fā)觀眾思考人與新興技術產(chǎn)品對社會的影響之間的關系，那它就沒能履行其使命，不久就會被這個時代所遺忘[3]。筆者認為機器人劇場和機器人主題展是當下與人形機器人的發(fā)展相匹配的展出形式，人形機器人的迅猛發(fā)展決定著其展示形式已經(jīng)不能是簡單的陳列展示或操作式互動，人形機器人應該擁有更加寬廣的舞臺，讓其施展“才華”，得到更多關注，科技館有責任讓更多觀眾有機會接觸、觀看機器人表演或在主題展中參與相關互動活動。

2 結(jié)語與展望

機器人反客為主，扮演起了舞臺的主角，熱情地邀請觀眾前來觀看演出。至此，人形機器人在科技館中的科普應用達到了新的高度，機器人仿佛具備了自己的情感、思維，上演著一幕幕觀眾并不熟知的新戲。機器人不再是被物化的他者或客體，而是與觀眾平等的演員，不再簡單模仿觀眾的動作或模擬觀眾的情緒，而是通過劇情的跌宕起伏牽動觀眾的心弦，主宰觀眾的情緒。

機器人的主人公意識不僅局限于劇場表演，在一系列機器人主題展中，機器人早已躍躍欲試，充當主角。2012年澳大利亞Scitech科學中心舉辦“科幻小說，科學未來”展，把以往僅存在于科幻作品中的瞬間移動、隱形、讀心術變?yōu)楝F(xiàn)實。用思維操縱物體移動；用雙眼繪制圖像；觀看增強現(xiàn)實；人形機器人模仿你的一舉一動，分析你的情感表情并模仿之；繪制你想象中的房屋、交通，甚至我們地球未來的形狀；使用有機合成的電腦部件合成機械人，自己設計增強現(xiàn)實機器人；對未來世界可能遇到的道德困境做出決策，例如佩戴身份芯片等問題。這種機器人主題展已經(jīng)超越了人與機器人的物理接觸，涉及更多社會、心理層面的人機交互，是未來機器人展的一大趨勢。

綜上所述，人形機器人在科技館中扮演者日益重要的角色，從最早的陳列展品，到充當導游、講解員的服務機器人，到模仿觀眾動作、表情的搞怪機器人，再到仿佛擁有思維情感的戲劇機器人，催化這些展示功能一步步升級的源動力是各種新型人形機器人的研制與開

[1]日科學未來館向公眾展出智能機器人"ASIMO"[J]. 工業(yè)設計，2013，08：62.

[2]Alex Polishuk， Igor Verner， Yona Klein，Elad Inbar， Ronen Mir， Irit Wertheim，The Challenge of Robotics Education in Science Museums[J]，International Journal of Robots， Education and Art(IJREA)，vol2.issue1.3，pp. 54-62，2012.

[3]Breazeal C.， Brooks A.， Gray J.， Hancher M.，McBean J.， Stiehl W.D.， Strickon J.， Interactive Robot Theatre[J]， Communications of the ACM， vol.46， no. 7， pp. 76-85， 2003.

[4]Chatley A.R.， Dautenhahn K.， Walters M.L.， Syrdal D.S.，ChristiansonB.，Theatre as a discussion tool in human-robot interaction experiments. A pilot study[C]， In Proceedings of the International Conference on Advances in Computer-Human Interactions， pp. 73-78， 2010.

[5] Alexander E.P.， Alexander M.， Museums in Motion: An Introduction to the History and Functions of Museums[M]，American Association for State and Local History Book Series， USA， 2008.

[6] Hudson K.， Museums of Influence[M]，Cambridge University Press， 1987.

[7]李躍輝.人形機器人在機器人教育活動中的應用[J].實驗教學與儀器，2013（Z1）：125-126.