看“化身机器人”上探火星 下潜深海

看“化身机器人”:上探火星 下潜深海

来源:广州日报 日期:2016-10-24

对于机器人而言,步行是一大困难

 

  这是火星的中午时分,猩红色的天空清晰可见,气温大约是零摄氏度——对外出来说,可谓万事俱备。

  “观光者”们一个接一个地跳下车,目之所及是一片岩石,火卫一(Phobos)的轮廓模糊不清。在这个场景中,没有航空服、没有导游,甚至没有任何人类——这是一场“化身机器人”(robot avatars)的派对。

  这不是幻想,而是正在接近且有望实现的科学设想。科学家们致力于开发全新的人型机器人(humanoid robot),让它们在人类的实时操控下,去那些人力难以企及之地,探寻所有未解之谜。

  设想

  足不出户就

  在火星探险

  按照科学家的设想,当“化身机器人”攀登太阳系最大的火山——火星的奥林匹斯山(Olympus Mons)时,真正的旅行者即人类还远在5.46千万公里外的地球上。

  人们可以窝在安全而舒适的起居室里,穿上装满传感器的衣服。这样,他们的每一个身体动作都能实时传送到远在火星的机器人身上。更重要的是,在地球上的旅客能够看见、听见和感觉到机器人遇到的一切:从脚下岩石的阻碍到肩上摄像机的重量。考虑到火星那严酷的自然条件,这种方法也许是普通人到火星探险的最佳方案。要知道,往返火星和地球需要飞行20个月,火星的平均温度为零下55摄氏度,更别提一次旅行的费用高达100亿美元。

  局限

  依赖经验

  无法“独立思考”

  机器人虽然强大,但也有“命门”。比如说,抓握就是一个大难题。要让机器人以恰到好处的力量抓起物体,设计者首先要计算出各种材料和物体分别能承受多大的力量,再将这些信息“教给”机器人。

  更重要的是,机器人太依赖经验,不能“独立思考”。谷歌的无人驾驶汽车到今年8月为止已经行驶了170000英里,可环绕地球7圈。“但你要知道,它们上路前就已经录入了巨大的数据库。”瑞士联邦科技研究所的布奇利说,谷歌无人驾驶汽车不能自己开创新的行驶路线。

  目前市面上占主流地位的自动机器人一旦遇到新的环境——在科学上被称为“无组织”的环境,就很容易陷入迷惑。因为它们缺乏生活经验,无法做出明智决定。“你想想,一个人类航天员执行任务时往往已经40多岁了,他有知识、技术,而且经验丰富。”布奇利说,但机器人却没有这种储备。

  上天:透过机器人的眼睛“看”火星

  对“化身机器人”来说最大的优势是:能去到人不能去的地方。科学家将最成熟的传感技术与最新的虚拟现实技术相结合,可以让机器人描绘出三维图像,再传回给人类控制者。尽管还有很多问题有待解决,但实现这一设想的所有技术都已出现了。

  首先,火星上已经有人类派遣的“化身机器人”。美国国家航空航天局(NASA)飞机推进器实验室的约翰·佳莱士说,自2006年登陆火星,“机遇”号火星探测器持续发回了清晰度较高的火星表面三维图像。

  其次,现有的火星探测器本身具备了“立体视野”模式——即与人类一样、用双眼望向同一个方向。

  通过比较双眼所见景物的细微差异,探测器可以计算深度、物体的大小以及自身和物体之间的距离。也就是说,它们能够代替人类去“看”。

  入海:触觉可媲美真人

  在2012年,斯坦福大学的科研团队就在探索将机器人作为真人的“化身”,用于科研探索。只不过,他们设想的是场景不是太空,而是深海。红海海域有着地球上最具生物多样性的珊瑚礁,上千种鱼类在这里生活。在距离珊瑚礁海域40公里的埃及城市赫尔格达,旅游业以爆炸的速度增长。1989年,这里只有565个酒店房间;2006年,这个数字达到4.8万余个房间。保护这片海域就是和时间比赛,首要工作是搞清楚海里有什么。

  斯坦福大学以奥萨马·卡提布为首的团队研发出人型机器人——“海洋一号”。“海洋一号”的触觉可媲美真人。它的双手装有压力传感器,实时将信息传回控制器。操控者能立刻体会到机器人的“感受”,并做出反应。“海洋一号”结合了人的智慧和机器的韧性,可胜任高难度的工作。

  未来:开发“意念控制”机器人

  “海洋一号”还是通过操控杆来控制的。有科学家开发出了更高级的机器人,能够完全跟随人的行动而动,就像“高科技木偶”。研究人员只要穿上装满传感器的衣服就可以操控。斯坦福大学的卡提布团队正致力于开发更加先进的“化身机器人”——用意念控制的机器人。在2012年,就有研究团队在这方面做过试验并取得成功。一个人躺在核磁共振机内,只要脑子里设想某个动作,就能控制机器人做出同样的动作。

  对NASA来说,让“化身机器人”代替人类进行火星探险,还有一些其他的障碍要克服,比如通讯问题。

  目前NASA总部与火星探测器之间使用无线电波通讯,速度是30万公里/秒。但火星实在是太远了,指令的往返延迟有15分钟左右。

  尽管困难重重,但科学家们仍然对人型机器人探索火星持积极的态度。他们认为,随着人工智能技术的发展,也许机器人能最终在月球表面或其他行星上定居。

 

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