現(xiàn)實(shí)中的“大白”們

張晶晶

作為迪士尼與漫威聯(lián)合出品的第一部動(dòng)畫(huà)電影，《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》可謂取得了巨大的成功。除了票房上大獲成功之外，主角之一的機(jī)器人大白也成為媒體和影迷關(guān)注的對(duì)象。憨態(tài)可掬、溫暖治愈的形象設(shè)定，讓諸多影迷為之傾倒。在故事本身之外，該片中各種機(jī)器人也是賺盡眼球。事實(shí)上，影片中的醫(yī)療機(jī)器人、微型機(jī)器人以及神經(jīng)傳感控制機(jī)器人，正是當(dāng)下諸多科學(xué)家努力的方向。

現(xiàn)實(shí)版“大白”

2015年2月23日，《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》斬獲第87屆奧斯卡“最佳動(dòng)畫(huà)長(zhǎng)片”獎(jiǎng)。截至3月份的第三周，《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》全球累計(jì)票房正式突破6.2億美元，超越《馴龍高手2》的6.19億美元全球票房收入，成為2014年上映動(dòng)畫(huà)電影中的票房吸金王。

2011年，《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》的聯(lián)合導(dǎo)演之一Don Hall拜訪了Chris Atkeson教授位于卡耐基梅隆大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，Chris向其展示了當(dāng)時(shí)正在研發(fā)的充氣手臂，目的是想要?jiǎng)?chuàng)造出一種“柔軟而又安全的機(jī)器人”，希望將來(lái)有一天，它能照料老人，比如自己的父母以及以后要老去的自己，給他們穿衣服等。

Don似乎從此次拜訪中獲得了嶄新的靈感，從而將原作中那個(gè)巨型變形機(jī)器人改造成了后來(lái)的大白—一個(gè)能夠陪伴人們的個(gè)人醫(yī)療保健型充氣機(jī)器人。影片中的大白可以檢測(cè)出人們的疾病和受到的傷害，會(huì)想盡辦法撫慰人們的傷痛。一個(gè)溫暖的擁抱讓許多人感慨萬(wàn)千：好想擁有一個(gè)大白。

Chris表示，雖然機(jī)器人專家并不喜歡這些塑造了機(jī)器人美好未來(lái)的電影，因?yàn)槟菢拥纳铍x我們還很遙遠(yuǎn)。但是他同時(shí)希望人們知道，目前陪伴型個(gè)人醫(yī)療保健機(jī)器人已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)大白身上的部分功能，而且他堅(jiān)信，未實(shí)現(xiàn)的那些也指日可待。

從機(jī)器人和醫(yī)療健康兩個(gè)領(lǐng)域來(lái)分析大白的話，剛好切合目前科技界的兩大熱點(diǎn)。有報(bào)告指出，該市場(chǎng)規(guī)模前者預(yù)估在2020年將達(dá)到10萬(wàn)億元人民幣，后者則是8萬(wàn)億元。

“糖護(hù)士”創(chuàng)始人李承志表示，移動(dòng)醫(yī)療—大家目前習(xí)慣稱之為MHealth，被定義為“通過(guò)移動(dòng)設(shè)備提供醫(yī)療服務(wù)”。機(jī)器人大白從某個(gè)角度來(lái)看恰恰符合這個(gè)定義，相較于人工看護(hù)，醫(yī)療保健機(jī)器人顯然會(huì)大幅降低成本。

他說(shuō)：“雖然目前大多數(shù)移動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)品仍是同智能手機(jī)綁定在一起的，但是相信一旦機(jī)器人產(chǎn)業(yè)成熟，現(xiàn)實(shí)版大白誕生之日也就不遠(yuǎn)了。”

據(jù)介紹，目前美國(guó)和日本都正在開(kāi)發(fā)制造醫(yī)療機(jī)器人。美國(guó)老牌移動(dòng)醫(yī)療公司In Touch Health目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了美國(guó)1萬(wàn)個(gè)社區(qū)與診所的互聯(lián)，作為其戰(zhàn)略投資方之一的美國(guó)頂級(jí)機(jī)器人公司iRobot推出的移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)Ava，已經(jīng)成功在醫(yī)療業(yè)運(yùn)用。通過(guò)使用該平臺(tái)，機(jī)器人可以在社區(qū)醫(yī)院、患者家、病房等地方發(fā)揮醫(yī)生替身的作用。而醫(yī)生通過(guò)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，就能夠長(zhǎng)期跟蹤患者的生活，監(jiān)督其生活習(xí)慣，為其提供更為徹底的療程。

而由日本早稻田大學(xué)發(fā)明的機(jī)器人Twendy-One，更加接近大白的設(shè)定，其主要的目標(biāo)就是模擬人類護(hù)工，因此也被視作日本人執(zhí)著于人形機(jī)器人的證據(jù)之一。這款機(jī)器人的手部設(shè)計(jì)極力模仿人類，可以撿起吸管、擠番茄醬，預(yù)計(jì)在2015年投入使用，用來(lái)照顧老人和病人。但是，這款機(jī)器人最大的缺憾是造價(jià)昂貴，大概要3000萬(wàn)日元，約合人民幣155萬(wàn)元。

以小為大的微型機(jī)器人

除了大白之外，《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中令人耳目一新的莫過(guò)于由小宏發(fā)明、后被卡拉漢教授竊取的微型機(jī)器人了。小巧的微型機(jī)器人通過(guò)集中組合，可以自由組成各種形狀、物體。

以小為大的想法看起來(lái)十分巧妙，可是這樣的奇思妙想能夠成為現(xiàn)實(shí)嗎？

機(jī)器人發(fā)燒友、某科技網(wǎng)站編輯辛蔚說(shuō)，事實(shí)上在2014年，集群機(jī)器人（Swarm Robotics）的研發(fā)已取得了突破性進(jìn)展。來(lái)自哈佛大學(xué)的科學(xué)家Radhika Nagpal憑借集群機(jī)器人入選英國(guó)《自然》雜志評(píng)選出的2014年度十大人物，而她的代表作正是1024只名叫Kilobot的微型機(jī)器人。

Nagpal的想法最初源自生物界。自然界存在很多群集性昆蟲(chóng)，比如蜜蜂、螞蟻。即使沒(méi)有領(lǐng)導(dǎo)者，這些生物在大群體中仍然可以共同合作，完成很多復(fù)雜的工作。她希望把這樣集群工作的方式嫁接到機(jī)器人身上。

Nagpal和Michael Rubenstein、Christian Ahler在哈佛大學(xué)共同研發(fā)了一款名為Kilobot的小機(jī)器人。Kilobot只有一美分硬幣大小，配備有一個(gè)微型處理器、一個(gè)紅外傳感器，并使用振動(dòng)式馬達(dá)來(lái)移動(dòng)。每一只Kilobot都具備兩種運(yùn)動(dòng)模式，并且能與其他機(jī)器人進(jìn)行通訊交流，但前提是二者的間距不超過(guò)10厘米（也就是相隔6個(gè)Kilobot）。這些機(jī)器人通過(guò)紅外線進(jìn)行彼此間的交流；紅外線也是Kilobot和主控臺(tái)進(jìn)行交流的方式，由主控臺(tái)直接告知機(jī)器人運(yùn)行何種程序。能夠同時(shí)向所有機(jī)器人發(fā)出無(wú)線程序指令是Nagpal團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的主要優(yōu)勢(shì)。其他許多指令，包括電源開(kāi)關(guān)、充電也是可以規(guī)模化執(zhí)行的。

一旦通過(guò)紅外LED的脈沖與周?chē)摹盎锇椤比〉寐?lián)系，Kilobot高蹺的“腿”便可以通過(guò)輕微的振動(dòng)來(lái)移動(dòng)。得到指令之后，1024個(gè)Kilobot便可以展開(kāi)分工合作。從Nagpal團(tuán)隊(duì)發(fā)布的視頻來(lái)看，它們能自行組成星星、扳手和字母“K”的形狀。

在此之前，機(jī)器人集群的組成個(gè)數(shù)不超過(guò)100個(gè)，主要原因是機(jī)器人造價(jià)昂貴，大部分關(guān)于集群機(jī)器人的研究只能依靠計(jì)算機(jī)的模擬來(lái)進(jìn)行。但是，Kilobot的造價(jià)僅有14美元。辛蔚告訴記者，如果未來(lái)Kilobot考慮借助3D打印技術(shù)，生產(chǎn)成本有可能進(jìn)一步降低。

Kilobot的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一Michael Rubenstein曾在接受媒體采訪時(shí)表示：“它們可以自動(dòng)變換形狀來(lái)適應(yīng)當(dāng)前的任務(wù)，你甚至可以讓它們構(gòu)建出其他機(jī)器人。”或許正如辛蔚所言，如果說(shuō)在《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》上映之前人們還難以想象他說(shuō)的是什么，如今影片中那些頗具沖擊力的場(chǎng)面正是答案。

用意念控制機(jī)器人

《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中反派卡拉漢教授利用微型機(jī)器人上山下海，小宏和大白以及小伙伴們搶奪卡拉漢的面具，原因是“神經(jīng)傳導(dǎo)器”在面具里面。沒(méi)了神經(jīng)傳導(dǎo)器，卡拉漢就會(huì)失去對(duì)微型機(jī)器人的控制。

用意念控制機(jī)器人早已不是“遙遠(yuǎn)”的夢(mèng)想。在20世紀(jì)科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大腦能夠產(chǎn)生有規(guī)律的電波，于是對(duì)“腦機(jī)接口”進(jìn)行了研究，試圖通過(guò)腦電波來(lái)控制外部設(shè)備。

但與電影中的應(yīng)用方式不同，目前神經(jīng)控制機(jī)器人中最值得關(guān)注的發(fā)展和應(yīng)用，主要體現(xiàn)在義肢上。

2014年在巴西世界杯開(kāi)幕式上，巴西癱瘓少年平托借助腦控外骨骼開(kāi)球，給全世界留下了深刻的印象。作為國(guó)際“再次行走計(jì)劃”的一個(gè)研究成果，該腦控外骨骼利用機(jī)動(dòng)化金屬支撐結(jié)構(gòu)支撐少年的大腿，同時(shí)幫助他的大腿彎曲。在設(shè)計(jì)上，這款外骨骼由植入頭皮或者腦內(nèi)的電極探測(cè)到的大腦活動(dòng)控制。信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳輸給佩戴者身上的一臺(tái)電腦，電腦負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)化成具體的動(dòng)作。

特別值得注意的是，研究小組為該外骨骼安裝了一系列傳感器，負(fù)責(zé)將觸感、溫度、力量等信息反饋給佩戴者。外骨骼由大腦活動(dòng)控制并將信息反饋給佩戴者，這在世界范圍內(nèi)尚屬首次。

雖然神經(jīng)控制機(jī)器人技術(shù)尚未大范圍普及，但是對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，這仍然是個(gè)巨大的福音。但如果要在更廣的層面上推廣，李承志提醒說(shuō)：“倫理層面上可能需要更多的討論?！?