曾曉霞

這個(gè)珍珠白色人形的兒童機(jī)器人名叫“iCub”，它平靜地看著那個(gè)婦女移動(dòng)擺在桌上的積木，但在它的內(nèi)心，想象力卻正如天馬行空般一路狂奔……

研究人員正在對(duì)iCub進(jìn)行測(cè)試，評(píng)估它追蹤他人心理狀態(tài)的能力。著名的心智理論描述過(guò)人類(lèi)許多復(fù)雜的心理特征，比如移情和欺騙。在這次測(cè)試之前，許多機(jī)器人已經(jīng)展示了在這些方面的不凡能力。但是兒童機(jī)器人iCub和它們截然不同。在倫敦召開(kāi)的活體機(jī)器人大會(huì)上，研究人員透露：兒童機(jī)器人iCub是第一個(gè)具有心智理論知識(shí)而不需要再專(zhuān)門(mén)編制程序的機(jī)器人。

這個(gè)研究小組的負(fù)責(zé)人是彼得·多米尼，他和同行們正在向人們展示：以基本的生物裝置代替紛繁復(fù)雜的計(jì)算而制造出的機(jī)器人，可以更逼真、更自然。而且，我們可以直接利用大自然進(jìn)化發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，而不必過(guò)于依賴(lài)工程師們的臆想。

許多優(yōu)秀的人工智能案例主要的成功經(jīng)驗(yàn)就是放棄了對(duì)人類(lèi)思維的單純模仿。也有一些機(jī)器人專(zhuān)家認(rèn)為：對(duì)仿生機(jī)器人來(lái)說(shuō)，要想獲得某些社會(huì)性動(dòng)物所需要的社會(huì)技能等復(fù)雜特性，或者要具有類(lèi)似昆蟲(chóng)在飛行時(shí)對(duì)氣流變化做出反應(yīng)的能力等，仍然非常需要生物學(xué)的幫助。而這些仿生機(jī)器人反過(guò)來(lái)又正在幫助生物學(xué)家加深對(duì)動(dòng)物的理解。

兒童機(jī)器人iCub就是一個(gè)成功的例證。iCub具有一個(gè)精確的對(duì)于自身的記憶模型。它和我們?nèi)祟?lèi)一樣，對(duì)于自身的記憶分為“情景記憶”和“語(yǔ)義記憶”兩種。情景記憶記錄具體事件，語(yǔ)義記憶則從事件中尋找普遍規(guī)律，并將這些普遍規(guī)律轉(zhuǎn)變成規(guī)則或者知識(shí)。多米尼小組的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種對(duì)于自身的自傳體記憶模式，給兒童機(jī)器人iCub提供了一種更加自然的學(xué)習(xí)方式。例如，通過(guò)記錄它面前桌子上所擺物體的坐標(biāo)位置，iCub自己就可以認(rèn)識(shí)到“左”這個(gè)單詞不代表坐標(biāo)，而是表示物體的相對(duì)位置。

心理學(xué)家認(rèn)為：人類(lèi)是利用模擬內(nèi)在自我來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的。設(shè)如你要抓住玻璃杯，你的大腦就會(huì)預(yù)測(cè)抓住玻璃杯所需要的力量;假如結(jié)果是你打破了玻璃杯，你的大腦就會(huì)把預(yù)測(cè)和實(shí)際結(jié)果的差別記錄下來(lái)，并且把對(duì)此事的認(rèn)知作出相應(yīng)的調(diào)整。

為模仿這種學(xué)習(xí)模式，多米尼小組為iCub配備了一個(gè)模擬的內(nèi)在自我。每當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作，比如移動(dòng)一個(gè)物體時(shí)，就命令其手臂去執(zhí)行并記錄下結(jié)果。與此同時(shí)，研究人員也把這個(gè)命令傳達(dá)給了有模擬內(nèi)在自我的模擬iCub。這個(gè)模擬的iCub不去執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作，而是利用從過(guò)去發(fā)生的事件中得到的認(rèn)知，來(lái)對(duì)結(jié)果做出預(yù)判。這樣，真實(shí)結(jié)果與模擬結(jié)果之間的任何差距都表明iCub的知識(shí)需要更新了。

重要的是，因?yàn)榻o了iCub兩個(gè)自我的版本，研究者們意識(shí)到：他們無(wú)意間給iCub創(chuàng)造了一個(gè)了解別人心理狀態(tài)的配置。他們所要做的，就只是讓模擬的iCub與他人而不是自己產(chǎn)生聯(lián)系，如果所需聯(lián)系的他人不存在，就命令模擬iCub停止更新其記憶。

自由的心靈

人類(lèi)獲得心智理論一般都是在3～4歲的年齡。小孩是否達(dá)到了這個(gè)階段心智理論的標(biāo)志，可以通過(guò)做“薩雷-安妮測(cè)試”來(lái)確定。在這個(gè)測(cè)試中，小孩將看到兩個(gè)人物角色：薩雷和安妮。薩雷把她的球放在一個(gè)籃子里離開(kāi)了，然后安妮把薩雷的球移到一個(gè)盒子里。留給小孩的問(wèn)題是：薩雷回來(lái)后會(huì)去哪里找她的球？具有相應(yīng)心智理論的孩子會(huì)正確回答問(wèn)題：薩雷會(huì)去籃子里找她的球。盡管他們知道球現(xiàn)在已經(jīng)在盒子里了。

面對(duì)測(cè)試時(shí)，iCub通過(guò)將自己對(duì)許多事件的記錄檔案與模擬iCub的記錄檔案作比較，順利地通過(guò)了測(cè)試。多米尼他們成功了。他們認(rèn)為，可以把實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于制造能夠預(yù)知他人需要的機(jī)器人了。

其他科研團(tuán)隊(duì)也正在關(guān)注他們團(tuán)隊(duì)的機(jī)器人表現(xiàn)出的模仿行為。為了給予機(jī)器人具有人類(lèi)不具備的能力，比如飛行能力，團(tuán)隊(duì)正在模擬昆蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)的電活動(dòng)，他們的目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)可以給植物授粉的人造蜜蜂。

在此之前，模仿動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的嘗試全靠建造具體技能的等同物，比如磁羅盤(pán)和氣流速度傳感器，但裝備這些東西的機(jī)器人仍然受控于計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序的問(wèn)題是你必須預(yù)先考慮每一個(gè)可能出現(xiàn)的情況，并且對(duì)每一種情況都制定一個(gè)應(yīng)對(duì)的逃逸策略。但是，當(dāng)你做像飛行這種變幻多端的解決方案時(shí)，就會(huì)感到非常麻煩。

如何解決這個(gè)問(wèn)題？阿耶爾研究團(tuán)隊(duì)的秘訣是采用一個(gè)產(chǎn)生雜亂無(wú)序信號(hào)的電路板，這個(gè)電路板非常像我們大腦開(kāi)展想象時(shí)的神經(jīng)原，允許在飛行過(guò)程中探尋大量可能的解決方法。這種混亂允許你探索豐富的參數(shù)空間，直到找到逃逸的方案。

阿耶爾的這個(gè)方案看來(lái)還不錯(cuò)。在活體機(jī)器人大會(huì)上，阿耶爾展示了他的團(tuán)隊(duì)是如何用人造神經(jīng)系統(tǒng)控制一只小型玩具直升機(jī)做飛行的。直升機(jī)很像一只蜜蜂跳搖擺舞，蜜蜂跳搖擺舞是為了告訴其他蜜蜂哪里有食物。在這個(gè)表演過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)成員給直升機(jī)發(fā)出距離和方向的信號(hào)，直升機(jī)成功地按照指令作出了反應(yīng)。這是第一次有人純粹利用生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)來(lái)控制一只飛行器。下一步，科學(xué)家將采用同樣的神經(jīng)控制系統(tǒng)對(duì)蜜蜂機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航。與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)相比，這種電路板的耗電低、重量輕。這個(gè)方法也可以應(yīng)用到其他仿真的感應(yīng)器上，比如飛行機(jī)器人的人造鼻子。

這種生物模仿學(xué)的系列新品并不局限于大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。一本名叫《軟機(jī)器人》的新雜志已經(jīng)發(fā)行。這也反映了一種趨勢(shì)，那就是采用模仿生物軟組織結(jié)構(gòu)的濕軟的機(jī)器人軀體，使其可以具備同樣的適應(yīng)性能，這樣，不用預(yù)先編入的程序就可以對(duì)每一種可能發(fā)生的情況做出響應(yīng)。這家雜志的總編酷愛(ài)毛毛蟲(chóng)式的皮膚，他說(shuō)：“它具有無(wú)限的自由度卻不需要超級(jí)計(jì)算機(jī)?！?