麻省理工學(xué)院(MIT)計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室主任 Daniela Rus 和她的學(xué)生們遇到了一次不小的挫折。
花了三年時(shí)間做出來(lái)的水下拍照機(jī)器人「Amour」(Autonomous Modular Optical Underwater Robot),在新西蘭水域的一次測(cè)試中一去無(wú)回,一同丟失的還有 Amour 的所有數(shù)據(jù)。但這群科學(xué)家沒(méi)有一蹶不振。很快,根據(jù)做 Amour 時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn),她們只花了三個(gè)月就做出了更加先進(jìn)的機(jī)器人「Fish」,這一次時(shí)間的成本縮減為上一次的 1/12。更快,現(xiàn)在做一個(gè)更加完善的水下機(jī)器人,這些專(zhuān)家只需要花幾個(gè)小時(shí)。
更重要的是「Fish」更加柔軟(Soft),而柔軟在 Rus 教授看來(lái)就意味著機(jī)器人的進(jìn)步。她將機(jī)器人時(shí)代劃分成了兩部分,傳統(tǒng)機(jī)器人時(shí)代以及自適應(yīng)柔性機(jī)器人時(shí)代,過(guò)去60年是傳統(tǒng)機(jī)器時(shí)代,接下來(lái)的60年將是自適應(yīng)柔性機(jī)器人時(shí)代。所謂柔性機(jī)器人特指那些根據(jù)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(lái)計(jì)算能夠達(dá)到更軟柔韌度的機(jī)器人。
在接受極客公園的獨(dú)家專(zhuān)訪時(shí),Rus 認(rèn)為,相比于傳統(tǒng)機(jī)器人,這些自適應(yīng)柔性機(jī)器人更加安全、更加靈敏。她邊說(shuō)邊將左小臂繞在右下臂下面,并將將左右手相互交叉,「如果這個(gè)機(jī)器人手臂很僵硬的話,只能做很簡(jiǎn)單的動(dòng)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(tǒng)機(jī)器人是沒(méi)辦法做到這一點(diǎn)的。」
「兩個(gè)時(shí)代」
GEEKPARK:今天在你的演講中,你把機(jī)器人分柔性機(jī)器人和傳統(tǒng)的機(jī)器人,為什么會(huì)有這樣的分類(lèi)?
Rus:主要是基于兩個(gè)觀察,第一個(gè)是機(jī)器人出現(xiàn)在 1961 年,那時(shí)工業(yè)機(jī)器人能做很多人不能做的事,它能夠替代這個(gè)工廠當(dāng)中的部分人力,但是工業(yè)機(jī)器人和人是分開(kāi)的。因?yàn)檫@些工業(yè)機(jī)器人非常的大、非常笨重。第二個(gè)觀察是很多機(jī)器人的形態(tài)是受到人的啟發(fā),比如類(lèi)人機(jī)器人,是受到人的啟發(fā),比如像人的手,就是類(lèi)人機(jī)器人。它有人的體態(tài),也是有人的形象特征。
所以讓腦洞大開(kāi),我們重新想機(jī)器人應(yīng)該是怎樣的,再應(yīng)用到機(jī)器人的開(kāi)發(fā)上。在機(jī)器人設(shè)計(jì)方面,之前大家思維比較僵化。是從機(jī)器人應(yīng)該像什么樣出發(fā),但是我想要的機(jī)器人是能夠幫助人們?nèi)⑴c每天的生活工作當(dāng)中,人和機(jī)器人是可以并肩來(lái)工作的,所以機(jī)器人應(yīng)當(dāng)是安全的,而不是有危險(xiǎn)的,又大又笨重的機(jī)器人,給人們構(gòu)成威脅的機(jī)器人是不行的,它們可能會(huì)傷害到你。我們要探索不同的材料、不同的形狀、不同的研發(fā)機(jī)器人的方式。在我們的實(shí)驗(yàn)室里面,我們用不同的材料來(lái)制作機(jī)器人,不僅只是用塑料,我們可以用硅、紙、纖維和食品級(jí)材料,還可以用食物來(lái)制作機(jī)器人。
GEEKPARK:與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比,這種新型的機(jī)器人有哪些優(yōu)勢(shì)?
Rus:他們更加安全、更加靈敏。如果這個(gè)機(jī)器人手臂很僵硬的話,只能做很簡(jiǎn)單的動(dòng)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(tǒng)機(jī)器人是沒(méi)辦法做到這一點(diǎn)的。
GEEKPARK:正如您所說(shuō),現(xiàn)在機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外工業(yè)上應(yīng)用都十分普遍。但這些機(jī)器人并非自適應(yīng)柔性機(jī)器人,您覺(jué)得機(jī)器人時(shí)代的全面到來(lái)需要哪些條件?
Rus:是的。我們現(xiàn)在還只是在研發(fā)的初期階段,我們需要去開(kāi)發(fā)一些標(biāo)準(zhǔn)化的流程去生產(chǎn)機(jī)器人的身體等等,因?yàn)闄C(jī)器人需要大腦、身體,然后用大腦去控制身體,完成任務(wù)。它需要更加柔性的身體,為了達(dá)到這一點(diǎn)還需要我們更加努力,去選擇更多更好的材料,開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的制作方式和工藝。
GEEKPARK:現(xiàn)在提到制作機(jī)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(jìn)的,我們現(xiàn)在可以去生產(chǎn)身體的這種機(jī)器人,他們知道怎么去制作機(jī)器人的身體,然后我們現(xiàn)在有工具去制造這些身體,然后控制,讓他們有這種自我控制的能力。我們?cè)谶^(guò)去 60 年的時(shí)間里一直致力于讓那些傳統(tǒng)機(jī)器人利用它們僵硬的機(jī)體去完成一些任務(wù)。我們現(xiàn)在要做的就是繼續(xù)努力把它的這種僵硬的機(jī)體變得更加的柔性和靈敏。
GEEKPARK:怎么樣去改變這種狀況呢?
Rus:只能不斷地去研發(fā),不斷地去取得進(jìn)展,不斷地去攻克一些問(wèn)題。我們現(xiàn)在的機(jī)器人研發(fā)社區(qū)正在不斷擴(kuò)大,現(xiàn)在有更多的研究人員正參與到我們解決問(wèn)題的過(guò)程當(dāng)中。所以我們已經(jīng)看到了巨大的進(jìn)步。
柔性機(jī)器人出現(xiàn)后,對(duì)機(jī)器人的想像將不再局限于 Rus 常舉的自動(dòng)駕駛的例子了。許多運(yùn)用新型材料如紙、纖維、食物等制作出來(lái)的柔性機(jī)器人將改變各行各業(yè)。比如,現(xiàn)在的 MIT 實(shí)驗(yàn)室正計(jì)劃研發(fā)一個(gè)無(wú)創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人。這個(gè)機(jī)器人的材料必須用食品級(jí)的材料來(lái)做,因?yàn)橐褭C(jī)器人放到人的身體當(dāng)中,而且它不能夠被當(dāng)作異物被身體排出去,當(dāng)它進(jìn)入到身體之后可以用 MRI 之類(lèi)的東西來(lái)控制它,現(xiàn)在這樣的機(jī)器人可以用于移除人身體內(nèi)的異物,包扎傷口,以及精確送給藥物。
然而面對(duì)這些暢想,人們往往會(huì)出現(xiàn)不同的的情緒,就像人們初次參觀 Rus 在麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室一樣。實(shí)驗(yàn)室里擺滿了稀奇古怪的機(jī)器人,有的能握住棒球、有的能改變形狀還有的能運(yùn)載貨物。當(dāng)看到這些時(shí),來(lái)參觀的人們通常會(huì)出現(xiàn)兩種反應(yīng),一種是感到焦慮,擔(dān)心所在行業(yè)遲早有一天會(huì)被機(jī)器人取代,人類(lèi)可能會(huì)面臨合理性危機(jī);另一種則是感到興奮,迫不及待地問(wèn) Rus 還有哪些工作是可以轉(zhuǎn)移給機(jī)器人。
以上這兩種反應(yīng),無(wú)外乎是技術(shù)樂(lè)觀派或技術(shù)悲觀派。不論是蒸汽機(jī)還是互聯(lián)網(wǎng),只要出現(xiàn)大幅度解放生產(chǎn)力的工具時(shí),這些舊瓶裝新酒的爭(zhēng)論就會(huì)出現(xiàn)。
或許人們真正憂慮的不是即將到來(lái)的未來(lái)本身,而是一個(gè)更為現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題,在未來(lái)我們將如何與機(jī)器相處,機(jī)器人是否會(huì)「失控」。Rus 對(duì)這件事情倒是信心滿滿,她認(rèn)為如果從幼兒園到高中,一直有意識(shí)地培養(yǎng)人類(lèi)的計(jì)算思維和計(jì)算制作能力,人機(jī)協(xié)同工作將是水到渠成的事。比起用「機(jī)器」來(lái)稱(chēng)呼這些發(fā)明外,她更傾向于用「工具」一詞,因?yàn)檫@些都是「為人們所發(fā)明」(by the people and for the people)的機(jī)器。
怎樣克服「黑鏡」式的恐懼
GEEKPARK:人們對(duì)于機(jī)器人的態(tài)度,人們通常會(huì)有兩種,一種是很恐慌害怕被替代,另一種是非常期待。您本人是偏向后者嗎?
Rus:我覺(jué)得我是非常樂(lè)觀的,讓機(jī)器人來(lái)支持人們的生活、完成任務(wù)。我覺(jué)得我們應(yīng)當(dāng)把機(jī)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(jī)器人去完成什么工作,最終也取決于我們?nèi)祟?lèi)的決定。機(jī)器人也好、機(jī)器也好,它們只應(yīng)該去做我們編程所設(shè)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(jué)得人們根本不必對(duì)即將到來(lái)的機(jī)器人時(shí)代感到恐慌嗎?
Rus:是的,我們現(xiàn)在用很多機(jī)器來(lái)幫助我們更好地工作,一些很重的活都是在用機(jī)器來(lái)完成。所以其實(shí)在此之前,我們就在把工作交給了機(jī)器。
GEEKPARK:這種恐慌來(lái)自哪里呢?
Rus:我覺(jué)得是因?yàn)槿鄙僬J(rèn)識(shí)吧,就是大家對(duì)這種技術(shù)還缺乏了解,以及還持有懷疑的態(tài)度吧。所以,我覺(jué)得非常重要的一件事就是向大家解釋這個(gè)技術(shù)可以做什么,不能做什么,解釋我們用到的是什么技術(shù)來(lái)支撐這個(gè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。專(zhuān)家應(yīng)該和媒體攜起手來(lái),我們可以幫人們更好地進(jìn)行溝通。
GEEKPARK:人們擔(dān)心對(duì)機(jī)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(xiàn)嗎?
Rus:機(jī)器人是有編程的,所以你通過(guò)程序告訴它要做什么,它才會(huì)去做什么,我們會(huì)決定這個(gè)程序是什么。如果說(shuō)這個(gè)機(jī)器人進(jìn)入到無(wú)法控制的情況,我們可以按下緊急停止按鈕去叫停。
GEEKPARK:那么對(duì)于普通人來(lái)講,怎樣能夠?qū)崿F(xiàn)與機(jī)器人更加主動(dòng)地互動(dòng)?
Rus:我們發(fā)明了計(jì)算機(jī)、發(fā)明了機(jī)器人,然后去使用它們,我們需要去了解它們是怎么生產(chǎn)出來(lái)的,然后里面的軟件、硬件是如何運(yùn)作的。需要去深入地理解這些機(jī)器從里到外的運(yùn)作機(jī)制。為了實(shí)現(xiàn)更好的與機(jī)器互動(dòng),我們開(kāi)發(fā)了界面、聲音、手勢(shì)等多種互動(dòng)方式,讓機(jī)器人在運(yùn)行的時(shí)候,能夠與人進(jìn)行交流溝通。如果說(shuō)我們最終能夠把機(jī)器人直接與我們的大腦活動(dòng)進(jìn)行連接的話,那就會(huì)成為一個(gè)最終的理想場(chǎng)景。無(wú)論哪種方式,我覺(jué)得機(jī)器人應(yīng)當(dāng)是以人的需求為主導(dǎo)來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。
無(wú)論是技術(shù)樂(lè)觀者還是技術(shù)悲觀者都不得不承認(rèn)一個(gè)事實(shí),未來(lái)一定是一個(gè)人機(jī)協(xié)同的世界。
不過(guò)要實(shí)現(xiàn)這令人憧憬的未來(lái)想像,還有需要克服許多困難。因?yàn)檎?Rus 所說(shuō),目前制作機(jī)器人分為硬件和軟件兩部分,無(wú)論那部分都只是少數(shù)人擁有的專(zhuān)業(yè)技能,并且能幫助人們做硬件的工具還少之有少。
附:以下是 Daniela Rus 在極客公園 Rebuild 2018 科技商業(yè)峰會(huì)上的演講及采訪實(shí)錄(經(jīng)過(guò)極客公園編輯,略有刪減)
大家好!極客公園早!當(dāng)我還很小的時(shí)候,就特別喜歡各種科幻小說(shuō)和電影。幾年之后,我學(xué)會(huì)了如何去編程機(jī)器人,成為了機(jī)器人方面的專(zhuān)家。然后我有一個(gè)也很喜歡科幻電影的學(xué)生,我們就決定要和同事一起建造一個(gè)最初起源于科幻作品里的機(jī)器人,去探索水下的世界。這個(gè)機(jī)器人可以在水下像直升機(jī)一樣移動(dòng),而且可以為我們傳輸高分辨率的影片,都些功能都是通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。為了測(cè)試這個(gè)機(jī)器人,我們?nèi)サ搅诵录悠拢胍纯礄C(jī)器人到底性能如何。我們當(dāng)時(shí)對(duì)我們的作品非常有信心,就決定將這個(gè)機(jī)器人所有的安全設(shè)施都撤下,讓它能夠在水中自由的工作。然后這個(gè)我們花了三年時(shí)間去打造的機(jī)器人就這么離開(kāi)了海岸,我們?cè)诎哆呉恢钡?,但它并沒(méi)有回來(lái),我們徹底失去了它,這讓我們感到非常絕望。
在科學(xué)領(lǐng)域,有很多創(chuàng)新想法都需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間去實(shí)現(xiàn),但事實(shí)卻是現(xiàn)在科技進(jìn)步的速度卻非常快,因?yàn)槭∈浅晒χ?。我們花了三年時(shí)間去研發(fā)制造這個(gè)機(jī)器人,但回到實(shí)驗(yàn)室,我們才花了三周的時(shí)間做造出了一個(gè)新的機(jī)器人。然后再把它帶到水下進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候,我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)器人真的特別好,但是在機(jī)器人旁邊都有很多的魚(yú),而且它們游得比我們的機(jī)器人好多了。那個(gè)時(shí)候我跟同事就想到,我們能不能做一個(gè)機(jī)器人,讓它跟魚(yú)的生物形態(tài)特別像,能不能做一個(gè)仿生機(jī)器人。
這個(gè)機(jī)器人是柔性材料做的,游泳的方式跟魚(yú)一樣,這使其可以在幾秒鐘之內(nèi)就完成一次轉(zhuǎn)向,也可以使其快速逃離大魚(yú)的捕食。我們對(duì)這樣一個(gè)成果感到非常興奮,就將其帶到了海底進(jìn)行測(cè)試。圖片上的這個(gè)人就是我,黑色的那個(gè)點(diǎn)就是我們仿生魚(yú)的眼睛,它游得非常優(yōu)雅。我們花了幾年的時(shí)間造出了一個(gè)水下機(jī)器人,又花了三個(gè)月時(shí)間做了第二個(gè),現(xiàn)在我們只需要幾個(gè)小時(shí)就可以造出一個(gè)類(lèi)似的機(jī)器人。這個(gè)過(guò)程大家應(yīng)該挺熟悉的,在 20 年前,計(jì)算這件事還非常復(fù)雜,因?yàn)楫?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)非常龐大,也需要依賴(lài)非常專(zhuān)業(yè)的技能來(lái)進(jìn)行操作。但是現(xiàn)在每一個(gè)人手上都有一個(gè)計(jì)算機(jī),我們現(xiàn)在也特別依賴(lài)計(jì)算機(jī),甚至都沒(méi)有意識(shí)到自己的依賴(lài)程度有多高。這就讓我們想到一個(gè)新的問(wèn)題,當(dāng)今的世界被計(jì)算機(jī)深刻地改變了,我們用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行各種運(yùn)算。但在做一些實(shí)體工作的時(shí)候,計(jì)算機(jī)能給我們帶來(lái)怎樣的改變?
比如自動(dòng)駕駛,這項(xiàng)技術(shù)能讓交通事故導(dǎo)致的人員傷亡大大減少。而且這項(xiàng)技術(shù)能讓很多老年人也可以方便的出行,節(jié)省我們?cè)谕ㄇ谶^(guò)程中的時(shí)間和精力,讓我們可以不受時(shí)間和空間限制地進(jìn)行通勤。這項(xiàng)技術(shù)最終的實(shí)現(xiàn)已注定,只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題了。
當(dāng)我們開(kāi)車(chē)、坐車(chē)的時(shí)候,我們知道汽車(chē)能將我們安全快速地送達(dá),像一個(gè)朋友一樣。我們?nèi)コ械臅r(shí)候可以將我們想要的貨物直接交給送貨機(jī)器人,它們可以和汽車(chē)合作將商品直接送到汽車(chē)上,回家之后廚房機(jī)器人已經(jīng)把我們買(mǎi)的原材料做好了,也根本就不需要孩子們幫我們洗碗了,因?yàn)橄赐牒颓鍧崣C(jī)器人已經(jīng)幫我們把餐具和房間全部清潔好了。
這個(gè)想法聽(tīng)起來(lái)像是來(lái)自動(dòng)畫(huà)片的想象,像是很難實(shí)現(xiàn)、很遠(yuǎn)的未來(lái),但是事實(shí)上這樣的未來(lái)離我們已經(jīng)很近了。我們的機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)可以和醫(yī)院的醫(yī)生進(jìn)行協(xié)作,和工廠的工人進(jìn)行協(xié)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(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)需要解決一個(gè)非常大的挑戰(zhàn),我們必須讓機(jī)器人更加直觀,就像智能手機(jī)一樣,可以非常直觀的在智能手機(jī)上進(jìn)行計(jì)算。
機(jī)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(jī)器人的身體可以幫助我們完成各種各樣的任務(wù),而它的大腦要確保可以指揮機(jī)體執(zhí)行正確的動(dòng)作?,F(xiàn)在的機(jī)器人可以完成很多工業(yè)領(lǐng)域的任務(wù),這張圖片是 1961 年的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。到 2022 年,我們預(yù)測(cè)會(huì)有 3100 萬(wàn)的機(jī)器人在工廠中幫助我們進(jìn)行生產(chǎn)。
而且我們知道,我們的機(jī)器人擁有非常復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu),可以幫助我們?nèi)祟?lèi)做很多的工作。但同時(shí)他們又非常危險(xiǎn),因?yàn)樗麄兎浅1恐?,所以我們?jīng)常會(huì)讓工廠里的人遠(yuǎn)離機(jī)器人。但在自然界,事情并不是這樣的,在自然界中,我們可以看到一些自然的有機(jī)生物。比如這個(gè)視頻里的章魚(yú),它如何通過(guò)一個(gè)小孔,從封閉的盒子里面逃出來(lái)。自然界當(dāng)中的生物都是很靈活的,這些生物可以完成各種各樣復(fù)雜的任務(wù),我們的機(jī)器人也應(yīng)該要能夠做到。
所以我們開(kāi)始思考我們?cè)谥圃鞕C(jī)器人時(shí)使用的材料,以及我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器人的方式。我們可以看到這個(gè)巨大的章魚(yú)多么靈活、巧妙地從小洞里逃了出來(lái),以及這只大象非常輕易的就從孩子的手中拿走了香蕉而沒(méi)有傷到他,但同時(shí)它的鼻子又可以和天敵進(jìn)行激烈的戰(zhàn)斗。所以我們應(yīng)該設(shè)計(jì)出一種機(jī)器人,可以和自然很好的互動(dòng)。這些例子為我們帶來(lái)了思考,讓我們?nèi)ブ匦滤伎紮C(jī)器人的內(nèi)涵是什么。
過(guò)去 60 年,我們一直致力于生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人,那種又重又危險(xiǎn),身體非常堅(jiān)固的機(jī)器人。它們可以完成復(fù)雜的任務(wù),但是需要在非常受限的環(huán)境當(dāng)中才能工作。而接下來(lái)的 60 年,我們應(yīng)當(dāng)致力于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一種機(jī)器人,讓他們能夠在以人類(lèi)為中心的環(huán)境當(dāng)中運(yùn)行,他們可以進(jìn)行一系列復(fù)雜的物理活動(dòng)。過(guò)去 60 年機(jī)器人以模仿人形為主要形式,接下來(lái) 60 年我們相信機(jī)器人的外形應(yīng)當(dāng)變得更加多元化。
最近機(jī)器人方面的思想家都受到一個(gè)想法的激勵(lì),他們開(kāi)始認(rèn)為各種材料都可以和機(jī)器結(jié)合在一起,這樣就可以創(chuàng)造出一個(gè)新的世界,在這個(gè)世界當(dāng)中各種材料都可以被應(yīng)用在機(jī)器人上,讓機(jī)器人變得更加泛用。而我們的機(jī)器也會(huì)變得更柔性,就像軟材料一樣。這就是我們基于這樣的想法造出的機(jī)器,我們重新思考了機(jī)器人的形狀和材質(zhì)。到底什么是柔性?我們機(jī)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(chuàng)造出柔性機(jī)器人的關(guān)鍵。而對(duì)于柔性機(jī)器人來(lái)說(shuō),其行為模式和傳統(tǒng)機(jī)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(jī)器人的機(jī)體都是鋼鐵或塑料制成的,其行為模式就完全不一樣。所以我們希望機(jī)器人可以在行為模式上接近生物。如果能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo),就可以對(duì)柔性機(jī)器人的能力有更深的認(rèn)識(shí)。
比如柔性機(jī)器人的移動(dòng)方式,這是我們剛剛說(shuō)到的柔性機(jī)器人,我們可以看到這樣一個(gè)非常柔軟的魚(yú)尾,可以使我們的機(jī)器魚(yú)像真正的魚(yú)一樣在水中游動(dòng)、轉(zhuǎn)向,而且這個(gè)機(jī)器也有自己的大腦,可以讓機(jī)器魚(yú)在水中自由游動(dòng)。機(jī)器人使用的液壓柔性傳動(dòng)裝置,使用的是硅酮這樣的軟性材料制作的傳動(dòng)器。在硅酮內(nèi)部有一個(gè)空的腔體,我們對(duì)腔體施加壓力的時(shí)候,材料就會(huì)發(fā)生彎曲,發(fā)生彎曲就可以實(shí)現(xiàn)魚(yú)尾的擺動(dòng)。我們可以看到這個(gè)魚(yú)尾向左向右在擺動(dòng)。而且材料的中間使用的是不可拉伸式的材料,通過(guò)使用這樣的材料,我們的魚(yú)尾就可以在水不停的左右擺動(dòng)。
通過(guò)魚(yú)尾的擺動(dòng),我們機(jī)器人魚(yú)就可以向前游動(dòng)。如果向右擺動(dòng)幅度更大的時(shí)候魚(yú)就向左走,反之向右走。這是我們用機(jī)器魚(yú)做的一些實(shí)驗(yàn),這里它向左拐了。也可以看到機(jī)器魚(yú)上的攝像頭拍攝的圖像,這讓它可以在水中游動(dòng)并且回避障礙物?;谶@樣的思路我們也可以制作一些其他的機(jī)器人,讓我們的機(jī)器人可以像真正的動(dòng)物一樣運(yùn)作。
這里演示的是一種柔性機(jī)械手,安裝在傳統(tǒng)的機(jī)械臂上。可以看到我們也使用了跟機(jī)器魚(yú)上一樣的柔性材料。當(dāng)然我們不是讓它左右擺動(dòng),而是用它去抓取。通過(guò)機(jī)器人的抓取實(shí)驗(yàn),我們給機(jī)器人很多它以前沒(méi)有嘗試抓取過(guò)的物體,讓它去抓取。但可以看到,因?yàn)槲覀兯褂玫牟牧鲜侨嵝缘?,并且貼合度非常好,這就使這個(gè)機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)非常棒的抓取功能。這也讓機(jī)器人可以做到非常復(fù)雜非常精細(xì)的動(dòng)作。比如這是一段機(jī)器人試圖安裝電燈泡的演示。想要安裝這個(gè)電燈泡,機(jī)器人首先要抓起底座,再抓起電燈泡進(jìn)行安裝。抓起底座的時(shí)候是從左邊抓取的,但是它抓電燈的時(shí)候是從上面來(lái)進(jìn)行連接。通過(guò)這種方式,燈泡就被安裝上去了。這個(gè)過(guò)程就需要考慮我們抓取的方向和角度,什么樣才是正確的。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)可以做到這一點(diǎn),可以訓(xùn)練機(jī)械臂的方向和手腕的角度。
我們的架構(gòu)是一個(gè)經(jīng)典的架構(gòu),就像這個(gè)樣。我們會(huì)使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),經(jīng)過(guò)各個(gè)層的卷積,達(dá)到最終的密集化的知識(shí)集。通過(guò)這樣的思路,我們非常小心的控制了機(jī)械手的方向和手腕角度,然后進(jìn)行機(jī)械抓取。我們開(kāi)發(fā)了網(wǎng)絡(luò),并且對(duì)它進(jìn)行了訓(xùn)練,我們使用左邊的這些物體進(jìn)行訓(xùn)練,然后右邊的物體進(jìn)行測(cè)試,我們也實(shí)驗(yàn)了很多其他的物體。這里就有一些例子,可以看一下我們的網(wǎng)絡(luò)是如何工作的。這里我們有一個(gè)樂(lè)高的積木,放在機(jī)器人的面前,以一個(gè)隨機(jī)的角度放置,機(jī)器人沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這樣一個(gè)物體,但通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練,機(jī)器人非??斓木涂梢哉{(diào)整它的抓取角度以及姿勢(shì)。這里還有另外一個(gè)例子,我們給機(jī)器人其他的一些物體,這個(gè)機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)去決定要用哪一個(gè)角度抓取,是上下,還是左右,可以從不同的角度和方向進(jìn)行抓取。就是因?yàn)闄C(jī)器人手部的貼合性非常好,所以我們的機(jī)器人不需要非常了解我們整個(gè)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(tǒng)機(jī)器人非常難做到的。有了這樣的機(jī)器人我們就可以讓機(jī)器人真正在以人類(lèi)為中心的環(huán)境當(dāng)中運(yùn)行。
比如機(jī)器人還可以幫我們疊衣服,或者把洗好的碗筷裝起來(lái),我在旁邊掃掃地就可以了。當(dāng)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(dòng)裝置可以使用水來(lái)作為動(dòng)力源。還有另外一個(gè)想法就是可折疊的機(jī)器人。設(shè)想一下,如果機(jī)器人的身體是像紙一樣的,我們可以通過(guò)折疊的方式把它改造成我們所希望的形狀。比如這里有一個(gè)兔子一樣的機(jī)器人,它也可以像兔子一樣進(jìn)行一些運(yùn)動(dòng)。我們選取了一個(gè)兔子的模型,并且將它進(jìn)行水平的切分,然后我們可以看到這個(gè)就是切割出來(lái)的模型。之后再使用我們的鐳射切割機(jī)或者 3D 打印機(jī)來(lái)打印出這個(gè)模型。最終創(chuàng)造出的物體就很像之前的兔子。
通過(guò)這樣的折疊可以非常直觀的控制這一只兔子,這是令人非常興奮的想法。因?yàn)槿绻辛诉@樣的想法,我們就可以創(chuàng)造出一些像動(dòng)物的機(jī)器人。比如你坐的椅子,也可以使用這樣的材料制作,這樣我們的椅子本身也就變成了機(jī)器人。我們還可以創(chuàng)造出哪一些其他的機(jī)器人呢?這是很值得我們想象的。
我們對(duì)于機(jī)器人有很多的想法,在未來(lái)以人為本的環(huán)境當(dāng)中有靈活柔性的機(jī)器人幫助我們,比如圖上的花也可以作為機(jī)械抓取的臂,或者還會(huì)有其他的一些機(jī)器人。它們可以向醫(yī)生的迷你助手一樣,幫助我們進(jìn)行注射等等。想要做到這些,我們要思想機(jī)器人的內(nèi)核本質(zhì)是什么。未來(lái) 60 年我們機(jī)器人的生產(chǎn)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(jī)器人也將更符合和我們的要求,會(huì)更安全。并且世界當(dāng)中會(huì)有更多自適應(yīng)的柔性機(jī)器人,并且?guī)椭覀內(nèi)祟?lèi)完成更多各種各樣的物理活動(dòng)。謝謝各位。
【來(lái)源:極客公園】