互动科普

6月21日，上海世博会法国馆，“夏至音乐节”进入高潮。法国作曲家莫里斯·拉威尔（Maurice Ravel）的著名交响作品《波莱罗舞曲》（Bolero）响了起来，20名舞者登上舞台，配合着舞曲明快的节奏翩翩起舞。他们排成5行，动作整齐，舞姿潇洒。一曲舞跳罢，小伙子们有礼貌地单手扶胸鞠躬谢幕。观众席上欢呼声一片，我也忍不住为他们的精彩演出鼓掌祝贺。

这20名技艺精湛的舞者，都叫“NAO”——没错，这是一群机器人。它们（故事到这儿，“他们”应该改成“它们”了）来自法国Aldebaran Robotics公司，堪称目前世界上最先进的双足仿人机器人（biped humanoid robot）。NAO的这次演出，也是世界上首次由如此多的仿人机器人相互配合进行全自主的舞蹈表演。

NAO不仅会根据编排跳舞，还能与人互相交流。“给我们讲个故事吧，”台下有观众高喊。NAO自然不会拒绝，它绘声绘色地讲起了《星球大战》，夸张的肢体动作和丰富的面部表情逗得观众们前仰后合。表演结束，它们还主动跟观众道别，去迎接下一批客人。

步履蹒跚

机器人打打招呼、讲讲故事、跳跳舞，看起来是一件很容易的事情，科学家却为此付出了极大的努力。“仿人机器人研究集机械、电子、计算机、人工智能等多个学科为一体，技术非常复杂。”Aldebaran Robotics公司创始人兼首席执行官（CEO）梅飞龙（Bruno Maisonnier）告诉《环球科学》记者。

早在1970年，日本早稻田大学的加藤一郎（Ichrio Kato）领导的研究小组便开发出了第一台以双脚走路的仿人机器人。 40年过去了，人类实现了登月的壮举，国际空间站大功告成，各种太空探测器踏上了遥远的星球，生物学家完成了人类基因组计划，掌握了克隆技术，甚至还声称创造出了人造生命。然而，机器人，尤其是仿人机器人的发展却相形见绌，只有本田（Honda）、索尼（Sony）和Aldebaran Robotics等少数几家公司推出了较为成功的仿人机器人。仿人机器人的发展步履蹒跚，就跟它们行走的样子一样。

“对人而言，走路是最基本的动作，但对机器人来说，这里面的技术挑战非常多。”哈尔滨工业大学多智能体机器人研究中心主任、国际机器人足球联盟（FIRA）副主席洪炳镕教授在接受《环球科学》采访时说。人走路看似简单，实际上非常复杂，大脑会将来自眼、耳、腿等多个部位的大量信息综合处理，然后通过神经系统发出指令，依靠关节来协调腿、胳膊以及整个躯干的动作。“而且，人从小到大，几乎每天都在走路，这也是一种潜移默化的学习。机器人要想走得平稳，还得像人一样不断地学习和积累经验。而如何模拟人的智能，恰恰是机器人研究的最大困难。”

技术挑战

一个简单的行走功能就能让技术人员如此头疼，也就不难理解为什么仿人机器人发展如此艰难了。为何研究者仍执著于双足机器人的研究呢？清华大学计算机科学与技术系教授孙增圻教授给出了答案：“与其他移动机器人相比，双足仿人机器人具有更大的灵活性，能适应复杂的地面环境（如上下楼、坑洼的地面），仿人机器人还能代替人类在危险环境中工作，拓展人类的活动领域。”

诱人的前景刺激着开发者勇敢地面对挑战。“仿人机器人面对的第一个难题就是要感知周围的情况。”梅飞龙拿起面前的水杯，“对机器人来说，要弄清楚这是一个装水的杯子，它必须通过看、摸、闻等多个步骤。” NAO的眼睛由摄像头、雷达以及热成像装置等设备构成，而各类化学传感器探头则让它们拥有了灵敏的嗅觉，麦克风则让机器人可以听到声音。这些传感的精度和性能不断提升，但售价却更为低廉。还有能从背景噪声中识别声音的麦克风阵列，以及全球卫星定位系统（GPS）芯片等高级产品的加入，更是让机器人如虎添翼。

机械仿生系统是仿人机器人面对的第二项挑战，也是仿人机器人区别于其他工业机器人的地方。为了模拟人的动作，尤其是双足行走，需要全身数十个重力传感器、电机和伺服器通力配合，来模拟人类的关节、骨骼以及肌肉的运动。

光有“形”不够，还得有“神”。这里的“神”指的就是人工智能（Artificial Intelligence，缩写为AI）。“对机器人来说，看清一个物体和弄明白到底是什么，听到一句话和听懂一句话，有着天壤之别，”梅飞龙说。要让机器人像人一样思考，那么就得给它一个人的 “大脑”。这个“大脑”不仅是具备强大存储和计算能力的处理器，还必须拥有一套完善的人工智能程序，两者相辅相成，缺一不可。可以预见，随着芯片计算能力的提升，机器人设计者将开发出越来越强的工具，完成对机器人的训练和教学，让它们真的像人一样思考。

革命时刻

比尔·盖茨（Bill Gates）曾这样描述机器人的现状：“我们站在时代的节点：一个崭新的行业即将崛起。若干开创性的新技术为这个产业的崛起奠定了基础；几家口碑颇佳的企业提供了极为专业的商品；一大批新公司迅速壮大，致力于制造新式玩具、为发烧友提供配件，还出售其他各种有趣的利基（niche，参见环球科学小词典）产品。”（参见《环球科学》2007年第2期《家家都有机器人》一文，比尔·盖茨撰文。）

法国Aldebaran Robotics公司就是比尔·盖茨提到的几家口碑颇佳的企业之一。该公司的仿人机器人NAO已经被全球30个国家的200所一流高校和实验室用作研究工具。梅飞龙非常认同比尔·盖茨的观点：“我关注仿人机器人已经有30年，我认为这个行业的革命性时刻到了。所以，我选择在2005年创建Aldebaran Robotics，进入这个市场。”

在比尔·盖茨看来，如今的机器人行业和上世纪70年代中期的计算机行业极为相似。 “它（指机器人行业）也是个高度分散、各自为阵的行业，几乎没有统一的标准或平台，这个行业的开发项目复杂、进展缓慢，可投入实际应用的成果寥若晨星。”比尔·盖茨说，“实际上，它的发展令人振奋，前途一片光明，但谁也说不准这个行业何时才能成长到临界质量（critical mass，参见环球科学小词典），甚至连它是否会达到临界点都无人知晓。不过，只要能发展到临界点，它就可能彻底改变这个世界。”

梅飞龙对机器人“标准”也有自己的看法。“既然是革命，就一定会有很多东西爆发出来。”他预测，“在未来几年内，不同的公司和研究机构仍将保持目前各自为阵的局面，探寻不同的发展道路。最终，会有一种方案胜出，成为统一的‘标准平台’。”

PR时代

美国微软公司战略智囊团成员坦迪·特罗尔（Tandy Trower）在对机器人行业进行广泛调查、遍访各路精英后认为：“许多人认为机器人行业的发展正处于技术转折点上，向个人电脑（PC）的体系架构过渡，已经越来越顺理成章。”一旦有了相对统一的标准，仿人机器人就将开启PR（Personal Robot，个人机器人，参见环球科学小词典）时代。

“再过两三年，我们的日常生活中就会出现仿人机器人。”梅飞龙说，“而10年或15年以后，仿人机器人的智力就可以达到10岁小孩子的水平，到那时，每个人都可以拥有自己的机器人。”未来的仿人机器人可以负责给老人送饭送药，也可以主动和自闭症儿童交流，因为具备了人的特征，所以只要人能干的活儿，机器人都可以干。

“工业机器人让工人从繁重的重复性劳动中解脱出来，仿人机器人的出现也可以帮助人们完成很多工作。我们将拥有更多属于自己的时间。”梅飞龙介绍说，“一些机会将从此消失，而一些新的职业将涌现出来，比如机器人设计开发等等。”

让仿人机器人为我们服务的梦想，已经延续了数千年。早在古希腊、古罗马的神话中，便有冶炼之神用黄金打造机械仆人的故事。现在，这个梦想即将成为现实。拥有人的身体和智能的机器人将与我们共同生活、工作，分享我们的喜怒哀乐。想想每天清晨，机器人拎着你的耳朵叫你起床，并为你准备好可口的早点的情景吧。当然，如果你嫌它烦，也可以一脚把它踢开，但千万别忘了，它可是会记仇的哦。