麻省理工學(xué)院（MIT）計算機科學(xué)與人工智能實驗室主任 Daniela Rus 和她的學(xué)生們遇到了一次不小的挫折。
花了三年時間做出來的水下拍照機器人「Amour」（Autonomous Modular Optical Underwater Robot），在新西蘭水域的一次測試中一去無回，一同丟失的還有 Amour 的所有數(shù)據(jù)。但這群科學(xué)家沒有一蹶不振。很快，根據(jù)做 Amour 時積累的經(jīng)驗，她們只花了三個月就做出了更加先進的機器人「Fish」，這一次時間的成本縮減為上一次的 1/12。更快，現(xiàn)在做一個更加完善的水下機器人，這些專家只需要花幾個小時。
更重要的是「Fish」更加柔軟（Soft），而柔軟在 Rus 教授看來就意味著機器人的進步。她將機器人時代劃分成了兩部分，傳統(tǒng)機器人時代以及自適應(yīng)柔性機器人時代，過去60年是傳統(tǒng)機器時代，接下來的60年將是自適應(yīng)柔性機器人時代。所謂柔性機器人特指那些根據(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）來計算能夠達到更軟柔韌度的機器人。
在接受極客公園的獨家專訪時，Rus 認(rèn)為，相比于傳統(tǒng)機器人，這些自適應(yīng)柔性機器人更加安全、更加靈敏。她邊說邊將左小臂繞在右下臂下面，并將將左右手相互交叉，「如果這個機器人手臂很僵硬的話，只能做很簡單的動作。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)機器人是沒辦法做到這一點的?！?/p>
「兩個時代」
GEEKPARK：今天在你的演講中，你把機器人分柔性機器人和傳統(tǒng)的機器人，為什么會有這樣的分類？
Rus：主要是基于兩個觀察，第一個是機器人出現(xiàn)在 1961 年，那時工業(yè)機器人能做很多人不能做的事，它能夠替代這個工廠當(dāng)中的部分人力，但是工業(yè)機器人和人是分開的。因為這些工業(yè)機器人非常的大、非常笨重。第二個觀察是很多機器人的形態(tài)是受到人的啟發(fā)，比如類人機器人，是受到人的啟發(fā)，比如像人的手，就是類人機器人。它有人的體態(tài)，也是有人的形象特征。
所以讓腦洞大開，我們重新想機器人應(yīng)該是怎樣的，再應(yīng)用到機器人的開發(fā)上。在機器人設(shè)計方面，之前大家思維比較僵化。是從機器人應(yīng)該像什么樣出發(fā)，但是我想要的機器人是能夠幫助人們?nèi)⑴c每天的生活工作當(dāng)中，人和機器人是可以并肩來工作的，所以機器人應(yīng)當(dāng)是安全的，而不是有危險的，又大又笨重的機器人，給人們構(gòu)成威脅的機器人是不行的，它們可能會傷害到你。我們要探索不同的材料、不同的形狀、不同的研發(fā)機器人的方式。在我們的實驗室里面，我們用不同的材料來制作機器人，不僅只是用塑料，我們可以用硅、紙、纖維和食品級材料，還可以用食物來制作機器人。
GEEKPARK：與傳統(tǒng)的機器人相比，這種新型的機器人有哪些優(yōu)勢？
Rus：他們更加安全、更加靈敏。如果這個機器人手臂很僵硬的話，只能做很簡單的動作。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)機器人是沒辦法做到這一點的。
GEEKPARK：正如您所說，現(xiàn)在機器人在國內(nèi)外工業(yè)上應(yīng)用都十分普遍。但這些機器人并非自適應(yīng)柔性機器人，您覺得機器人時代的全面到來需要哪些條件？
Rus：是的。我們現(xiàn)在還只是在研發(fā)的初期階段，我們需要去開發(fā)一些標(biāo)準(zhǔn)化的流程去生產(chǎn)機器人的身體等等，因為機器人需要大腦、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，為了達到這一點還需要我們更加努力，去選擇更多更好的材料，開發(fā)更先進的制作方式和工藝。
GEEKPARK：現(xiàn)在提到制作機器人的話，身體和大腦哪一部分是最難的？
Rus：我們是螺旋前進的，我們現(xiàn)在可以去生產(chǎn)身體的這種機器人，他們知道怎么去制作機器人的身體，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。我們在過去 60 年的時間里一直致力于讓那些傳統(tǒng)機器人利用它們僵硬的機體去完成一些任務(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)，不斷地去取得進展，不斷地去攻克一些問題。我們現(xiàn)在的機器人研發(fā)社區(qū)正在不斷擴大，現(xiàn)在有更多的研究人員正參與到我們解決問題的過程當(dāng)中。所以我們已經(jīng)看到了巨大的進步。
柔性機器人出現(xiàn)后，對機器人的想像將不再局限于 Rus 常舉的自動駕駛的例子了。許多運用新型材料如紙、纖維、食物等制作出來的柔性機器人將改變各行各業(yè)。比如，現(xiàn)在的 MIT 實驗室正計劃研發(fā)一個無創(chuàng)手術(shù)機器人。這個機器人的材料必須用食品級的材料來做，因為要把機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)它進入到身體之后可以用 MRI 之類的東西來控制它，現(xiàn)在這樣的機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。
然而面對這些暢想，人們往往會出現(xiàn)不同的的情緒，就像人們初次參觀 Rus 在麻省理工學(xué)院的實驗室一樣。實驗室里擺滿了稀奇古怪的機器人，有的能握住棒球、有的能改變形狀還有的能運載貨物。當(dāng)看到這些時，來參觀的人們通常會出現(xiàn)兩種反應(yīng)，一種是感到焦慮，擔(dān)心所在行業(yè)遲早有一天會被機器人取代，人類可能會面臨合理性危機；另一種則是感到興奮，迫不及待地問 Rus 還有哪些工作是可以轉(zhuǎn)移給機器人。
以上這兩種反應(yīng)，無外乎是技術(shù)樂觀派或技術(shù)悲觀派。不論是蒸汽機還是互聯(lián)網(wǎng)，只要出現(xiàn)大幅度解放生產(chǎn)力的工具時，這些舊瓶裝新酒的爭論就會出現(xiàn)。
或許人們真正憂慮的不是即將到來的未來本身，而是一個更為現(xiàn)實的問題，在未來我們將如何與機器相處，機器人是否會「失控」。Rus 對這件事情倒是信心滿滿，她認(rèn)為如果從幼兒園到高中，一直有意識地培養(yǎng)人類的計算思維和計算制作能力，人機協(xié)同工作將是水到渠成的事。比起用「機器」來稱呼這些發(fā)明外，她更傾向于用「工具」一詞，因為這些都是「為人們所發(fā)明」（by the people and for the people）的機器。
怎樣克服「黑鏡」式的恐懼
GEEKPARK：人們對于機器人的態(tài)度，人們通常會有兩種，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：我覺得我是非常樂觀的，讓機器人來支持人們的生活、完成任務(wù)。我覺得我們應(yīng)當(dāng)把機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，我們要用機器人去完成什么工作，最終也取決于我們?nèi)祟惖臎Q定。機器人也好、機器也好，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：你覺得人們根本不必對即將到來的機器人時代感到恐慌嗎？
Rus：是的，我們現(xiàn)在用很多機器來幫助我們更好地工作，一些很重的活都是在用機器來完成。所以其實在此之前，我們就在把工作交給了機器。
GEEKPARK：這種恐慌來自哪里呢？
Rus：我覺得是因為缺少認(rèn)識吧，就是大家對這種技術(shù)還缺乏了解，以及還持有懷疑的態(tài)度吧。所以，我覺得非常重要的一件事就是向大家解釋這個技術(shù)可以做什么，不能做什么，解釋我們用到的是什么技術(shù)來支撐這個機器人的開發(fā)。專家應(yīng)該和媒體攜起手來，我們可以幫人們更好地進行溝通。
GEEKPARK：人們擔(dān)心對機器人的失控，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：機器人是有編程的，所以你通過程序告訴它要做什么，它才會去做什么，我們會決定這個程序是什么。如果說這個機器人進入到無法控制的情況，我們可以按下緊急停止按鈕去叫停。
GEEKPARK：那么對于普通人來講，怎樣能夠?qū)崿F(xiàn)與機器人更加主動地互動？
Rus：我們發(fā)明了計算機、發(fā)明了機器人，然后去使用它們，我們需要去了解它們是怎么生產(chǎn)出來的，然后里面的軟件、硬件是如何運作的。需要去深入地理解這些機器從里到外的運作機制。為了實現(xiàn)更好的與機器互動，我們開發(fā)了界面、聲音、手勢等多種互動方式，讓機器人在運行的時候，能夠與人進行交流溝通。如果說我們最終能夠把機器人直接與我們的大腦活動進行連接的話，那就會成為一個最終的理想場景。無論哪種方式，我覺得機器人應(yīng)當(dāng)是以人的需求為主導(dǎo)來進行開發(fā)的。
無論是技術(shù)樂觀者還是技術(shù)悲觀者都不得不承認(rèn)一個事實，未來一定是一個人機協(xié)同的世界。
不過要實現(xiàn)這令人憧憬的未來想像，還有需要克服許多困難。因為正如 Rus 所說，目前制作機器人分為硬件和軟件兩部分，無論那部分都只是少數(shù)人擁有的專業(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)峰會上的演講及采訪實錄（經(jīng)過極客公園編輯，略有刪減）
大家好！極客公園早！當(dāng)我還很小的時候，就特別喜歡各種科幻小說和電影。幾年之后，我學(xué)會了如何去編程機器人，成為了機器人方面的專家。然后我有一個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最初起源于科幻作品里的機器人，去探索水下的世界。這個機器人可以在水下像直升機一樣移動，而且可以為我們傳輸高分辨率的影片，都些功能都是通過先進的技術(shù)實現(xiàn)的。為了測試這個機器人，我們?nèi)サ搅诵录悠?，想要看看機器人到底性能如何。我們當(dāng)時對我們的作品非常有信心，就決定將這個機器人所有的安全設(shè)施都撤下，讓它能夠在水中自由的工作。然后這個我們花了三年時間去打造的機器人就這么離開了海岸，我們在岸邊一直等，但它并沒有回來，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)新想法都需要花費很長的時間去實現(xiàn)，但事實卻是現(xiàn)在科技進步的速度卻非常快，因為失敗是成功之母。我們花了三年時間去研發(fā)制造這個機器人，但回到實驗室，我們才花了三周的時間做造出了一個新的機器人。然后再把它帶到水下進行測試的時候，我們發(fā)現(xiàn)這個機器人真的特別好，但是在機器人旁邊都有很多的魚，而且它們游得比我們的機器人好多了。那個時候我跟同事就想到，我們能不能做一個機器人，讓它跟魚的生物形態(tài)特別像，能不能做一個仿生機器人。
這個機器人是柔性材料做的，游泳的方式跟魚一樣，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的捕食。我們對這樣一個成果感到非常興奮，就將其帶到了海底進行測試。圖片上的這個人就是我，黑色的那個點就是我們仿生魚的眼睛，它游得非常優(yōu)雅。我們花了幾年的時間造出了一個水下機器人，又花了三個月時間做了第二個，現(xiàn)在我們只需要幾個小時就可以造出一個類似的機器人。這個過程大家應(yīng)該挺熟悉的，在 20 年前，計算這件事還非常復(fù)雜，因為當(dāng)時計算機非常龐大，也需要依賴非常專業(yè)的技能來進行操作。但是現(xiàn)在每一個人手上都有一個計算機，我們現(xiàn)在也特別依賴計算機，甚至都沒有意識到自己的依賴程度有多高。這就讓我們想到一個新的問題，當(dāng)今的世界被計算機深刻地改變了，我們用計算機來進行各種運算。但在做一些實體工作的時候，計算機能給我們帶來怎樣的改變？
比如自動駕駛，這項技術(shù)能讓交通事故導(dǎo)致的人員傷亡大大減少。而且這項技術(shù)能讓很多老年人也可以方便的出行，節(jié)省我們在通勤過程中的時間和精力，讓我們可以不受時間和空間限制地進行通勤。這項技術(shù)最終的實現(xiàn)已注定，只是一個時間問題了。
當(dāng)我們開車、坐車的時候，我們知道汽車能將我們安全快速地送達，像一個朋友一樣。我們?nèi)コ械臅r候可以將我們想要的貨物直接交給送貨機器人，它們可以和汽車合作將商品直接送到汽車上，回家之后廚房機器人已經(jīng)把我們買的原材料做好了，也根本就不需要孩子們幫我們洗碗了，因為洗碗和清潔機器人已經(jīng)幫我們把餐具和房間全部清潔好了。
這個想法聽起來像是來自動畫片的想象，像是很難實現(xiàn)、很遠的未來，但是事實上這樣的未來離我們已經(jīng)很近了。我們的機器人現(xiàn)在已經(jīng)可以和醫(yī)院的醫(yī)生進行協(xié)作，和工廠的工人進行協(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。但為了實現(xiàn)這個目標(biāo)需要解決一個非常大的挑戰(zhàn)，我們必須讓機器人更加直觀，就像智能手機一樣，可以非常直觀的在智能手機上進行計算。
機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?？梢灾笓]機體執(zhí)行正確的動作。現(xiàn)在的機器人可以完成很多工業(yè)領(lǐng)域的任務(wù)，這張圖片是 1961 年的第一臺工業(yè)機器人。到 2022 年，我們預(yù)測會有 3100 萬的機器人在工廠中幫助我們進行生產(chǎn)。
而且我們知道，我們的機器人擁有非常復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，可以幫助我們?nèi)祟愖龊芏嗟墓ぷ?。但同時他們又非常危險，因為他們非常笨重，所以我們經(jīng)常會讓工廠里的人遠離機器人。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生物。比如這個視頻里的章魚，它如何通過一個小孔，從封閉的盒子里面逃出來。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)，我們的機器人也應(yīng)該要能夠做到。
所以我們開始思考我們在制造機器人時使用的材料，以及我們設(shè)計機器人的方式。我們可以看到這個巨大的章魚多么靈活、巧妙地從小洞里逃了出來，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有傷到他，但同時它的鼻子又可以和天敵進行激烈的戰(zhàn)斗。所以我們應(yīng)該設(shè)計出一種機器人，可以和自然很好的互動。這些例子為我們帶來了思考，讓我們?nèi)ブ匦滤伎紮C器人的內(nèi)涵是什么。
過去 60 年，我們一直致力于生產(chǎn)工業(yè)機器人，那種又重又危險，身體非常堅固的機器人。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。而接下來的 60 年，我們應(yīng)當(dāng)致力于設(shè)計、生產(chǎn)一種機器人，讓他們能夠在以人類為中心的環(huán)境當(dāng)中運行，他們可以進行一系列復(fù)雜的物理活動。過去 60 年機器人以模仿人形為主要形式，接下來 60 年我們相信機器人的外形應(yīng)當(dāng)變得更加多元化。
最近機器人方面的思想家都受到一個想法的激勵，他們開始認(rèn)為各種材料都可以和機器結(jié)合在一起，這樣就可以創(chuàng)造出一個新的世界，在這個世界當(dāng)中各種材料都可以被應(yīng)用在機器人上，讓機器人變得更加泛用。而我們的機器也會變得更柔性，就像軟材料一樣。這就是我們基于這樣的想法造出的機器，我們重新思考了機器人的形狀和材質(zhì)。到底什么是柔性？我們機器的身體，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)造出柔性機器人的關(guān)鍵。而對于柔性機器人來說，其行為模式和傳統(tǒng)機器人又是完全不一樣的。比如自然生物是有肌肉有皮膚的，但是機器人的機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)，就可以對柔性機器人的能力有更深的認(rèn)識。
比如柔性機器人的移動方式，這是我們剛剛說到的柔性機器人，我們可以看到這樣一個非常柔軟的魚尾，可以使我們的機器魚像真正的魚一樣在水中游動、轉(zhuǎn)向，而且這個機器也有自己的大腦，可以讓機器魚在水中自由游動。機器人使用的液壓柔性傳動裝置，使用的是硅酮這樣的軟性材料制作的傳動器。在硅酮內(nèi)部有一個空的腔體，我們對腔體施加壓力的時候，材料就會發(fā)生彎曲，發(fā)生彎曲就可以實現(xiàn)魚尾的擺動。我們可以看到這個魚尾向左向右在擺動。而且材料的中間使用的是不可拉伸式的材料，通過使用這樣的材料，我們的魚尾就可以在水不停的左右擺動。
通過魚尾的擺動，我們機器人魚就可以向前游動。如果向右擺動幅度更大的時候魚就向左走，反之向右走。這是我們用機器魚做的一些實驗，這里它向左拐了。也可以看到機器魚上的攝像頭拍攝的圖像，這讓它可以在水中游動并且回避障礙物?；谶@樣的思路我們也可以制作一些其他的機器人，讓我們的機器人可以像真正的動物一樣運作。
這里演示的是一種柔性機械手，安裝在傳統(tǒng)的機械臂上?？梢钥吹轿覀円彩褂昧烁鷻C器魚上一樣的柔性材料。當(dāng)然我們不是讓它左右擺動，而是用它去抓取。通過機器人的抓取實驗，我們給機器人很多它以前沒有嘗試抓取過的物體，讓它去抓取。但可以看到，因為我們所使用的材料是柔性的，并且貼合度非常好，這就使這個機械手可以實現(xiàn)非常棒的抓取功能。這也讓機器人可以做到非常復(fù)雜非常精細(xì)的動作。比如這是一段機器人試圖安裝電燈泡的演示。想要安裝這個電燈泡，機器人首先要抓起底座，再抓起電燈泡進行安裝。抓起底座的時候是從左邊抓取的，但是它抓電燈的時候是從上面來進行連接。通過這種方式，燈泡就被安裝上去了。這個過程就需要考慮我們抓取的方向和角度，什么樣才是正確的。通過機器學(xué)習(xí)可以做到這一點，可以訓(xùn)練機械臂的方向和手腕的角度。
我們的架構(gòu)是一個經(jīng)典的架構(gòu)，就像這個樣。我們會使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過各個層的卷積，達到最終的密集化的知識集。通過這樣的思路，我們非常小心的控制了機械手的方向和手腕角度，然后進行機械抓取。我們開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)，并且對它進行了訓(xùn)練，我們使用左邊的這些物體進行訓(xùn)練，然后右邊的物體進行測試，我們也實驗了很多其他的物體。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。這里我們有一個樂高的積木，放在機器人的面前，以一個隨機的角度放置，機器人沒有見過這樣一個物體，但通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，機器人非常快的就可以調(diào)整它的抓取角度以及姿勢。這里還有另外一個例子，我們給機器人其他的一些物體，這個機器人就會自動去決定要用哪一個角度抓取，是上下，還是左右，可以從不同的角度和方向進行抓取。就是因為機器人手部的貼合性非常好，所以我們的機器人不需要非常了解我們整個物體的具體模型。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)機器人非常難做到的。有了這樣的機器人我們就可以讓機器人真正在以人類為中心的環(huán)境當(dāng)中運行。
比如機器人還可以幫我們疊衣服，或者把洗好的碗筷裝起來，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裝置可以使用水來作為動力源。還有另外一個想法就是可折疊的機器人。設(shè)想一下，如果機器人的身體是像紙一樣的，我們可以通過折疊的方式把它改造成我們所希望的形狀。比如這里有一個兔子一樣的機器人，它也可以像兔子一樣進行一些運動。我們選取了一個兔子的模型，并且將它進行水平的切分，然后我們可以看到這個就是切割出來的模型。之后再使用我們的鐳射切割機或者 3D 打印機來打印出這個模型。最終創(chuàng)造出的物體就很像之前的兔子。
通過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。因為如果有了這樣的想法，我們就可以創(chuàng)造出一些像動物的機器人。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器人。我們還可以創(chuàng)造出哪一些其他的機器人呢？這是很值得我們想象的。
我們對于機器人有很多的想法，在未來以人為本的環(huán)境當(dāng)中有靈活柔性的機器人幫助我們，比如圖上的花也可以作為機械抓取的臂，或者還會有其他的一些機器人。它們可以向醫(yī)生的迷你助手一樣，幫助我們進行注射等等。想要做到這些，我們要思想機器人的內(nèi)核本質(zhì)是什么。未來 60 年我們機器人的生產(chǎn)材料可以是多種多樣的，可以是食物，也可以是塑料。而且我們的機器人也將更符合和我們的要求，會更安全。并且世界當(dāng)中會有更多自適應(yīng)的柔性機器人，并且?guī)椭覀內(nèi)祟愅瓿筛喔鞣N各樣的物理活動。謝謝各位。
【來源：極客公園】
