“獵豹”類(lèi)盲眼機(jī)器人，敢問(wèn)路在何方
文|楊蘇穎
波士頓有狗，MIT有豹。
MIT的這匹新豹子不簡(jiǎn)單，也不講什么禮數(shù)規(guī)矩，直接就代替波士頓狗成為機(jī)器人界的新網(wǎng)紅。為什么這次MIT的獵豹如此厲害？原因在于這匹獵豹閉著眼睛就能瘋狂吊打它的各位前輩。MIT新研發(fā)的第三代獵豹機(jī)器人完全不依靠視覺(jué)傳感器及攝像頭，純靠算法便輕松完成移動(dòng)、爬樓梯、快速奔跑跳躍等高難度動(dòng)作，相比以往的機(jī)器人設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，有了質(zhì)的突破。
那么，這樣的機(jī)器人設(shè)計(jì)出來(lái)用途究竟在哪里？不斷對(duì)這些機(jī)器人的性能進(jìn)行迭代升級(jí)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)可不僅僅希望它們做個(gè)網(wǎng)紅那么簡(jiǎn)單。獵豹機(jī)器人最想占領(lǐng)的領(lǐng)域就是人類(lèi)難以涉足的野外搜救、偵查領(lǐng)域。
但是對(duì)于獵豹機(jī)器人及它的同類(lèi)來(lái)說(shuō)，真正成為這個(gè)領(lǐng)域的棟梁之才還有三大難題。
野外作業(yè)五感能力跟不上，機(jī)器人量產(chǎn)難實(shí)現(xiàn)
目前，腿足式機(jī)器人是機(jī)器人界的主流。多年來(lái)，在機(jī)械設(shè)計(jì)和控制策略方面，腿足式機(jī)器人進(jìn)展明顯，但是這類(lèi)機(jī)器人在準(zhǔn)靜態(tài)的時(shí)候運(yùn)動(dòng)速度非常慢，而且也難以處理遇到一些意外狀況，經(jīng)常發(fā)生摔倒之類(lèi)的蠢事，顯得小腦特別不發(fā)達(dá)。
為什么運(yùn)動(dòng)速度提不上來(lái)？這主要是由于過(guò)去的機(jī)器人太過(guò)于依賴(lài)視覺(jué)系統(tǒng)，每一步都需要通過(guò)復(fù)雜的視覺(jué)計(jì)算才能保證精準(zhǔn)的落地。所以，這次第三代獵豹機(jī)器人轉(zhuǎn)變思路，不再一味地看重視覺(jué)能力，而是轉(zhuǎn)為提高機(jī)器人的觸覺(jué)能力，開(kāi)發(fā)出了接觸檢測(cè)算法和模型預(yù)測(cè)控制算法，讓機(jī)器人在接觸地面的時(shí)候才能迅速判斷出腳下所踩的材料，并根據(jù)不同的材料做出相應(yīng)的反應(yīng)，提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度。
盡管速度得到提高，但在危險(xiǎn)的野外作業(yè)環(huán)境下，人類(lèi)五感當(dāng)中的任何一個(gè)所起到的作用都非常關(guān)鍵。目前，就算是最先進(jìn)的機(jī)器人也沒(méi)能把人類(lèi)的五感齊聚一體，擁有了視覺(jué)和觸覺(jué)的機(jī)器人往往又會(huì)缺乏嗅覺(jué)，總顯得有些美中不足。而這也相應(yīng)地限制了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的落地進(jìn)程。之前，科學(xué)家曾開(kāi)發(fā)出一種具有嗅覺(jué)能力的機(jī)器人。當(dāng)機(jī)器人獵犬通過(guò)某一片區(qū)域的時(shí)候，靠近地面的導(dǎo)管會(huì)將氣味吸入LSPR傳感器進(jìn)行分析，在不同的氣體成分當(dāng)中金納米粒子會(huì)產(chǎn)生不同的光吸收反應(yīng)，快速探測(cè)出氣味的成分。但是這種機(jī)器人能夠識(shí)別的氣味范圍卻十分有限，目前僅能夠識(shí)別出乙醇分子的氣味。而傳統(tǒng)搜毒犬的嗅覺(jué)，往往可以達(dá)到人類(lèi)的幾百甚至上千倍。所以，要用這類(lèi)機(jī)器人代替警犬們進(jìn)行野外偵查工作目前還差得很遠(yuǎn)。
形態(tài)學(xué)是個(gè)大問(wèn)題，狹小空間怎么穿過(guò)？
傳統(tǒng)的機(jī)器人，比如獵豹機(jī)器人大部分都是由金屬和塑料等剛性材料制成，具有功率大、精度高、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。但是這個(gè)穩(wěn)定性在遇到野外的惡劣環(huán)境后還能不能保證就很難說(shuō)。在一些狹小的搜救空間當(dāng)中，很難想象一堆金屬和鋼筋水泥硬碰硬是怎樣的場(chǎng)景。另外，傳統(tǒng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)部分多采用剛性部件，存在摩擦力較大的問(wèn)題，這一點(diǎn)就導(dǎo)致了這類(lèi)機(jī)器人的壽命會(huì)相對(duì)較短，那么應(yīng)用起來(lái)成本和收益這筆賬算起來(lái)就不是很如人意。
因此，目前的機(jī)器人想要用于偵查、搜救必須得具備一定的變形能力，才能方便在各種狹小空間下作業(yè)。而軟體機(jī)器人恰好具備了這樣的能力，可以在各種非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境下工作。而且軟體機(jī)器人的柔韌性好，摩擦力小，工業(yè)機(jī)器人維修，也能夠擁有更長(zhǎng)的使用年限。
另外，對(duì)于搜救、偵查這項(xiàng)工作而來(lái)，其實(shí)犬類(lèi)的形態(tài)學(xué)構(gòu)造可能并不是最完美的。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員開(kāi)發(fā)了一款外形酷似蟑螂的鉸鏈?zhǔn)娇蓧嚎s機(jī)器人稱(chēng)作CRAM。CRAM機(jī)器人的外骨骼外殼非常柔軟，而且由于蟑螂獨(dú)特的外形結(jié)構(gòu)、行走方式和打不死的頑強(qiáng)生命力，研究人員據(jù)此設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠迅速穿過(guò)窄至3毫米的水平空間，能承受高于體重900倍的壓力仍毫發(fā)無(wú)損。也就是說(shuō)CRAM完全可以裝配微型麥克風(fēng)和攝像頭幫助搜救隊(duì)探測(cè)瓦礫中的具體情況，以便更迅速的找到被困人員。
讓人去適應(yīng)機(jī)器人，這個(gè)設(shè)計(jì)邏輯不對(duì)
人類(lèi)是如何控制機(jī)器人的？對(duì)于讓機(jī)器人完成我們想要做的事情，它們需要理解人類(lèi)發(fā)出的指令。在絕大多數(shù)情況下，這意味著機(jī)器需要學(xué)習(xí)復(fù)雜的人類(lèi)語(yǔ)言或者配備一個(gè)遠(yuǎn)程遙控設(shè)備。但設(shè)想如果真的把機(jī)器人大規(guī)模運(yùn)用到野外偵查、搜救工作當(dāng)中，那么每個(gè)警察必須得人手配備一個(gè)遙控設(shè)備還必須謹(jǐn)防poweroff或者大家都操著一口自己的家鄉(xiāng)話跟機(jī)器人面面相覷。這個(gè)過(guò)程一聽(tīng)上去就很反人性嘛。
因此，我們應(yīng)該把人類(lèi)指揮警犬那一套拷貝過(guò)來(lái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人操作的書(shū)同文，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，車(chē)同軌，也就是說(shuō)我們需要建立一套統(tǒng)一的機(jī)器人類(lèi)交互系統(tǒng)。之前，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)研究所開(kāi)發(fā)了一套可以依靠腦電波和手勢(shì)就能控制機(jī)器人的系統(tǒng)。MIT首先收集人們看到機(jī)器人錯(cuò)誤動(dòng)作時(shí)所發(fā)出的腦電波，然后再讓機(jī)器人學(xué)習(xí)識(shí)別這部分腦電波。當(dāng)機(jī)器人意識(shí)到自己錯(cuò)了，便會(huì)根據(jù)人類(lèi)的手勢(shì)再次重新做出正確的反應(yīng)。因此，當(dāng)我們看著機(jī)器人的時(shí)候，我們所需要做的只是精神上認(rèn)可它的行為或者反對(duì)它的行為，我們不必訓(xùn)練出一套適應(yīng)機(jī)器人的行為方式，反過(guò)來(lái)是機(jī)器人要去適應(yīng)人類(lèi)。
另外，通過(guò)觀察肌肉信號(hào)，機(jī)器人可以開(kāi)始理解人的自然手勢(shì)，這也會(huì)使得人類(lèi)與機(jī)器人的交流更加接近人與人之間的交流體驗(yàn)。MIT這一系統(tǒng)去掉了人類(lèi)和機(jī)器人之間多余的連接設(shè)備，以人體本身作為操作中樞，讓機(jī)器主動(dòng)去理解人類(lèi)的意圖，而不是讓人去適應(yīng)機(jī)器人。而這才能夠稱(chēng)得上人工智能：真正的人工智能不是把事情變得更麻煩，而是把事情變得更簡(jiǎn)單。
目前，在不管是搜救、偵查還是大眾消費(fèi)領(lǐng)域，機(jī)器人的普及程度仍然不足，炫技、營(yíng)銷(xiāo)這種標(biāo)簽還貼在機(jī)器人的背后，或許只有真正有人沉下心來(lái)解決了這些難題，機(jī)器人才會(huì)有得到大眾認(rèn)可的那一天。