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送你一个机器人

李星燕 《 大地 》(

    机器人走进我们日常生活可能吗?还远吗?随着机器人领域技术的进一步发展,越来越多的不可能将变得可能,它们有的远在另一个星球,有的却就在我们身边。

    当听到“机器人”这个词的时候,你脑海中会浮现出怎样的一幅画面?是《银河系漫游指南》中那个总是忧郁的大头马文?《人工智能》里无比渴望得到人类真爱的小男孩大卫?美国太空署六年前发射往火星的漫游者兄弟?还是在查尔斯王子面前大跳日本传统舞蹈的人型机器人Asimo?火星太遥远,Asimo太昂贵,在大卖全球的扫地机器人Roomba突破三百万台的销售记录后,下一个走进我们日常生活的机器人又会是什么样子?

    无人驾驶的车辆

    拥有一辆能全自动驾驶的车辆无疑是许多人的梦想,而它离我们,也许并没有那么遥远。

    早在上世纪九十年代中期,第一批自动驾驶的先锋们就已经在真实的路况下启动了:1994年,德国慕尼黑大学研制出的双胞胎VaMP和VITA-2以半自动驾驶的方式(其中有真人司机的干预)在巴黎一条繁忙的三行道高速公路上以高达130公里的时速行驶超过一千公里;第二年,VaMP兄弟的改进版则完成了从慕尼黑到哥本哈根往返超过一千七百公里的旅程,其中约95%左右的路程是由自动驾驶完成的;同年,卡内基梅隆大学的Navlab小组启动了名为“不动手穿越美国”的项目,两位研究者“驾驶”着他们的实验品,从东部的匹兹堡直奔西部的圣地亚哥,在长达五千公里的旅程中,他们动手的路段不超过2%。这些成绩即使在今天看起来也令人振奋,毕竟,当年他们既没有全球定位系统GPS的帮忙,所用的计算机硬件也是低的可怜。因为法律的限制,这些依靠复杂计算机视觉技术实行实时控制驾驶的车辆虽然无法推向市场,却不妨碍它们以汽车“高级驾驶辅助系统”的方式出现在世人面前。

    对于真正的全自动无人驾驶车辆的研究也还在继续。美国国防高级研究计划局DARPA于2004年启动了世界上第一个远距离无人驾驶汽车大赛--大挑战(DARPA Grand Challenge)。虽然当年进入总决赛的十五辆汽车无一完成任务,但比赛本身无疑激发了众多研究单位的热情。与十年前装备寒酸的前辈相比,新一代的参赛者们不仅有着更强大的计算能力,还大多使用了GPS、激光定位器、雷达等各种新式武器。在2005年新一轮的大赛中,斯坦福大学的Stanley以六小时五十四分钟的成绩荣登冠军宝座。另外四辆分别来自卡内基梅隆大学、杜兰大学和豪士卡集团(Oshkosh Corporation)的无人驾驶车辆也顺利通过了这段莫哈韦(Mojave)沙漠中长达212公里的艰苦路程。而在2007年DARPA举行的市区大挑战中,以卡内基梅隆大学的Boss为首的六辆无人驾驶汽车又顺利通过了位于加州前乔治空军基地的96公里市区竞赛。相信成熟的无人驾驶汽车走进家庭已是指日可待的事情了。

    异地也能诊断和手术

    除了更安全的驾驶,更智能的交通管理,机器人还能为我们带来什么?现在让我们把目光转向2001年9月7日的大西洋两岸,一台特殊的腹腔镜胆囊切除术在两个地点同时进行。这场手术的参与者除了在纽约的外科医生,在法国的病人,还有一台叫做 “宙斯(ZEUS)”的机器人。如果你得知医生只能通过本地的摄像头观察病人的情况,而病人则是任由机器人摆布,你是否会捏一把冷汗?这台史上第一次跨洋远程控制外科手术也为机器人医生揭开了新的一页。

    在此之前,医疗机器人就已经因其精湛的技术——精度高,灵活度强,创口小,不易感染等多种优点被广泛应用于多类外科手术中。1997年,“宙斯”曾被用于协助完成一起输卵管重建手术,同普通此类手术造成的较大伤口相比,“宙斯”只留下了几个铅笔直径大小的小伤口供内窥镜和机械手出入,而这台手术的成果—一个小男婴,则于1999年的9月顺利诞生。

    美国的达·芬奇机器人系统是目前唯一推向市场的成熟外科手术机器人产品。它由一个外科医生控制台,带有四个机器手臂的机器人和一台高性能的三维视觉系统组成。在控制台上的外科医生可以远程控制内窥镜位置,而由视觉系统放大的手术视野则能提供比传统手术方式更加全面细致的病人情况;外科医生通过控制台发出的指令会被机器人系统转化为更加细微的机械手行动指令;稳定灵巧的机械手臂则根据实际的反馈信号执行相应的指令。机器人医生不仅能够避免一时“手滑”之类的失误,更有着人类医生无法比拟的高灵活度“手腕”,能从更好的角度进行手术。病人手术产生的伤口也较小,更有利于术后恢复。目前主要的缺憾是外科医生们还无法通过这台机器人系统从触觉上感受到手术刀的反馈信号。北京解放军总医院是国内首家引进达??芬奇机器人系统的医院,在那里多例外科手术在达??芬奇神奇的手臂下成功完成。

    2007年,以色列的两位科学家第一次研制出了直径在一毫米左右,可以在人体的血管中游走的微型机器人,这是否预示着机器人医生将有可能在人体最细微的部位进行治疗?虽然目前这些小小的“微型潜水艇”还难以控制,但已经受到了各国研究者的关注,并期待它们今后能在微创手术和药物投递中有所作为。毫无疑问,新型材料的出现将会进一步推动这些微型机器人医生的发展。

    除了外科手术,机器人在医疗领域还有很多大显身手的地方。美国InTouch Health公司推出的移动机器人RP-7则为医生和病人之间搭建了一个新的平台。异地的医生在个人电脑和互联网的帮助下,能够通过病人家里的机器人进行远程诊断,提供及时的服务。

    智能机器的超能力

    而对于那些截肢患者而言,智能义肢的出现无疑是科学带来的最好礼物。

    2008年1月,国际田联发布禁令,禁止“刀锋战士”--著名的截肢短跑运动员奥斯卡??皮斯托利斯参加国际田联认可的所有赛事。国际田联使用的理由是“其假肢令其比正常运动员多获得百分之三十的动能优势”,而这多出来的百分之三十优势,正是来自于他那一对由冰岛Ossur公司设计,使用全碳素纤维和部分钛合金制造的“飞豹”义肢。这种智能义肢不仅为皮斯托利斯带来了赛场上的荣誉,更为无数类似的患者提供了希望,而众多的赛博格(Cyborg)——对任何机械生物结合体的统称——也应运而生。

    对于普通患者而言,只需要不到三万美元的花费就能够重获一条智能下肢。碳纤维能很好地模拟骨骼弹性,液压系统和马达能减轻患者负担,而配套的智能软件则能更好地适应使用者的步伐。灵巧的手指和逼真的硅胶皮肤几可乱真,高强度的材质或许能够能够打造出如“飞豹”一般比正常人手臂更为有利的上肢。

    被禁赛的皮斯托利斯在Ossur公司的帮助下向国际仲裁法庭发起了申诉并提供了新的证据。2008年5月,国际体育仲裁法庭认可了皮斯托利斯 关于“假肢装置并没有使他获益更多,反而对膝部的支撑力要小于健全人”的解释,恢复了他的参赛资格。遗憾的是,他最终未能达到参赛资格线。可以想象,离新一代有着超越正常人类能力义肢的“刀锋战士”出现的日子也为期不远了。

    不过正常人也大可不必羡慕这些酷酷的赛博格们,穿上机器人外甲,你也可以拥有“钢铁人”一般的超能力。日本Cyberdyne公司研发的HAL盔甲,虽然重达23公斤,却并不会让穿戴者吃力。它能够探测到皮肤表面非常细微的生物信号,从而判断出肌肉意图运动的方向,控制盔甲各部分协同人体的肌肉运动。2006年8月,骑在一位身着Hal盔甲的朋友肩上,四肢瘫痪的残疾人内田靖史“爬”到了距离瑞士阿尔卑斯山布来特(Breithorn)峰顶不到500米的高处。

    随着机器人领域技术的进一步发展,越来越多的不可能将变得可能,它们有的远在另一个星球,有的却就在我们身边。

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