文/陳德彰

漫 話 機(jī) 器 人

文/陳德彰

說起機(jī)器人，人們已經(jīng)不陌生，我國每年都有專門的展覽會(huì)，還有中學(xué)生機(jī)器人制作比賽。有趣的機(jī)器人足球賽等更是吸引了無數(shù)成人和兒童。1921年，捷克著名劇作家卡爾·恰佩克（Karel Capek，1890—1938）的話劇《羅素姆的全能機(jī)械人》（Rossum’s Universal Robots）在布拉格首演。robot一詞是恰佩克將捷克語的“強(qiáng)迫勞動(dòng)”（robota）和波蘭語的“工人”（robotnik）兩詞合成創(chuàng)造出來的。此詞于1923年首次出現(xiàn)在英語，后來被用于指“機(jī)器人”的新詞匯。

不過大多數(shù)機(jī)器人在工廠里代替人類做一些笨重或危險(xiǎn)的工作。后來戰(zhàn)場(chǎng)也出現(xiàn)了機(jī)器人，比如用以掃雷（mine clearance/sweeping）?，F(xiàn)在還出現(xiàn)了機(jī)器人導(dǎo)盲犬（guide dog）。一些醫(yī)院里也有專門的機(jī)器人，不僅能從事一些簡(jiǎn)單的工作，還能進(jìn)行復(fù)雜的手術(shù)。有些餐飲行業(yè)推出了機(jī)器人服務(wù)員。其實(shí)，我國探月的玉兔（jade rabbit）月球車（moon rover）也是一種機(jī)器人。

但是，機(jī)器人的歷史并不算長(zhǎng)，1959年，被稱為“機(jī)器人之父”的美國人英格伯格（Joseph F. Engelberger，1925—2015）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制造出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的歷史才真正開始。

英格伯格制造的工業(yè)機(jī)器人是第一代機(jī)器人，屬于示教再現(xiàn)（teaching and playback）型，即人手把著機(jī)械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”（demonstration control box）發(fā)出指令，讓機(jī)器人的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)，一步步完成它應(yīng)當(dāng)完成的各個(gè)動(dòng)作。

20世紀(jì)70年代，第二代機(jī)器人開始有了較大發(fā)展。第二代是有感覺的機(jī)器人：它們對(duì)外界環(huán)境有一定感知能力，并具有聽覺、視覺、觸覺等功能。機(jī)器人工作時(shí)，根據(jù)感覺器官，即傳感器（sensor）獲得信息，靈活調(diào)整自己的工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。如有觸覺的機(jī)械手,可輕松自如地抓取雞蛋，具有嗅覺的機(jī)器人,能分辨出不同飲料和酒類。

第三代機(jī)器人是智能（intelligent）機(jī)器人，不僅具有感覺能力，而且還具有獨(dú)立判斷和行動(dòng)的能力，并具有記憶、推理（inference；reasoning）和決策的能力，因而能完成更加復(fù)雜的動(dòng)作。智能機(jī)器人的中央電腦控制手臂和行走裝置發(fā)生故障時(shí)，能自我診斷出故障部位，并能自我修復(fù)。今天，智能機(jī)器人的應(yīng)用范圍大大地?cái)U(kuò)展了，除工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)外，機(jī)器人已應(yīng)用到各行各業(yè)。從某種意義上說，機(jī)器人已具備了人類的特點(diǎn)。

機(jī)器人智能化、擬人化（personalize）的發(fā)展是沒有止境的。有些機(jī)器人雖然外表并不像人，也不以人類的方式操作，但可以代替人力自動(dòng)工作。

展望未來，對(duì)機(jī)器人的需求是多面的。在制造工業(yè)，多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的商品壽命逐漸縮短、品種需求加多，這就促使產(chǎn)品的生產(chǎn)從傳統(tǒng)的單一品種成批大量生產(chǎn)逐步向多品種小批量柔性生產(chǎn)過渡。由各種加工裝備、機(jī)器人物料傳送裝置和自動(dòng)化倉庫組成的柔性制造系統(tǒng)，以及由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一調(diào)度的更大規(guī)模的集成制造系統(tǒng)將逐步成為制造工業(yè)的主要生產(chǎn)手段之一。

目前，微型機(jī)器人大多還處于實(shí)驗(yàn)室或原型開發(fā)階段，但可以預(yù)見，將來微型機(jī)器人將廣泛出現(xiàn)。例如微型管道機(jī)器人，其特點(diǎn)是能在狹小的管狀通道或縫隙行走，進(jìn)行檢測(cè)維修等作業(yè)。近年來隨著微電子機(jī)械技術(shù)的發(fā)展和晶體壓電效應(yīng)和超磁致伸縮材料磁-機(jī)耦合（coupling）技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展, 新型微驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)和應(yīng)用成為微管道機(jī)器人的重要發(fā)展基礎(chǔ)。

日本名古屋大學(xué)（Nagoya University）研制成一種微型管道（micro pipe）機(jī)器人,可用于細(xì)小管道的檢測(cè),在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的小空間內(nèi)做微小工作。我國上海大學(xué)和上海交通大學(xué)都研制出了慣性沖擊式（inertial impact type）管道微機(jī)器人。這種微機(jī)器人采用層疊型壓電（cascading piezoelectric）驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，有層疊型和雙壓電薄膜兩種類型。

近年來,醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā)進(jìn)展很快,微型醫(yī)療機(jī)器人是其中最有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù)日本科學(xué)技術(shù)政策研究所預(yù)測(cè),到2017年醫(yī)療領(lǐng)域使用微型機(jī)器和機(jī)器人的手術(shù)將超過全部醫(yī)療手術(shù)的一半。美國馬里蘭州的約翰霍普金實(shí)驗(yàn)室研制出一種“靈巧藥丸”，實(shí)際上是裝有微型硅溫度計(jì)和微型電路的微型檢測(cè)裝置，吞入體內(nèi)可以將體內(nèi)的溫度信息發(fā)給記錄器。瑞典科學(xué)家發(fā)明了一種大小如英文標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的機(jī)器人，未來可移動(dòng)單一細(xì)胞或捕捉細(xì)菌，進(jìn)而在人體內(nèi)進(jìn)行各種手術(shù)。國內(nèi)許多科研院所主要開展的無創(chuàng)傷微型醫(yī)療機(jī)器人研究取得了一些成果。無損傷（zero damage）醫(yī)用機(jī)器人主要應(yīng)用于人體內(nèi)腔的疾病醫(yī)療，可以大大減輕或消除目前臨床上使用的各類窺鏡（sight glass；speculum）、內(nèi)注射器（intrinsic syringe）、內(nèi)送藥裝置（intrinsic medicine delivery device）等醫(yī)療器械給患者帶來的嚴(yán)重不適應(yīng)及痛苦。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在國家自然科學(xué)基金的資助下研制出了基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的多節(jié)蛇行游動(dòng)腹腔手術(shù)微型機(jī)器人。CCD攝像系統(tǒng)手術(shù)器械及智能控制系統(tǒng)分別安裝在該微型機(jī)器人的頂端，通過開在患者腹部的小口伸入腹腔進(jìn)行手術(shù)。其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，運(yùn)動(dòng)精度高，作用力與動(dòng)作范圍大,每一節(jié)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度方向上±60°范圍內(nèi)迅捷而靈活的動(dòng)作。

浙江大學(xué)也研制出了無損傷醫(yī)用微型機(jī)器人的原理樣機(jī)。該微型機(jī)器人以懸浮方式進(jìn)入人體內(nèi)腔（如腸道、食道），可避免對(duì)人體內(nèi)腔有機(jī)組織造成損傷,運(yùn)行速度快，速度控制方便。

有意思的是，美國著名科幻小說（science fiction，常略為sci-fi）家艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov，1920—1992）曾在他的科幻小說里描述了規(guī)范機(jī)器人行為的三定律：

第一定律：機(jī)器人不得傷害人，或任人受到傷害而無所作為；

第二定律：機(jī)器人應(yīng)服從人的一切命令，但命令與第一定律相抵觸時(shí)例外；

第三定律：機(jī)器人必須保護(hù)自身的安全，但不得與第一、第二定律相抵觸（contradict）。

這些“定律”構(gòu)成了支配機(jī)器人行為的道德標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)器人必須按人的指令行事，為人類生產(chǎn)和生活服務(wù)。不久前，英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（British Standards Institute，簡(jiǎn)稱 BSI）正式發(fā)布了一套機(jī)器人倫理指南（ethical guidelines），比阿西莫夫三定律更加復(fù)雜和成熟。我們的社會(huì)已經(jīng)到了要給機(jī)器人制定行為規(guī)范的時(shí)候了，這不禁讓人產(chǎn)生一種科幻與現(xiàn)實(shí)交織（interweave；intertwine）的奇妙感覺。

英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)是有著100多年歷史的英國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，在世界范圍內(nèi)具有很高的權(quán)威性。這個(gè)倫理指南的全稱是《機(jī)器人和機(jī)器系統(tǒng)的倫理設(shè)計(jì)和應(yīng)用指南》（Guidance to Ethical Design and Application for Robots and Machine Systems），主要針對(duì)的人群就是機(jī)器人設(shè)計(jì)研究者和制造商，指導(dǎo)他們?nèi)绾螌?duì)一個(gè)機(jī)器人做出道德風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（risk assessment）。其最終的目的，是要保證人類生產(chǎn)出來的智能機(jī)器人，能夠融入人類社會(huì)現(xiàn)有的道德規(guī)范（code of ethics; moral rule）里。

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的文件代號(hào)為BS8611，發(fā)布于2016年 9 月 15 日英國牛津郡的 “社會(huì)機(jī)器人和 AI ”（Social Robotics and AI）大會(huì)上。西英格蘭大學(xué)機(jī)器人教授艾倫·溫尼弗雷德（Alan Winfield）表示，這是業(yè)界第一個(gè)關(guān)于機(jī)器人倫理設(shè)計(jì)的公開標(biāo)準(zhǔn)。

該文件內(nèi)容雖然用詞枯燥，但是里面所描繪的場(chǎng)景，簡(jiǎn)直跟從科幻小說里蹦出來的一樣。機(jī)器人欺騙、令人成癮（get addicted）、具有超越現(xiàn)有能力范圍的自學(xué)能力，這些都被列為危害因素，是設(shè)計(jì)人員和制造商需要考慮的。

《指南》開頭給出了一個(gè)廣泛的原則：機(jī)器人的設(shè)計(jì)目的不應(yīng)是專門或主要用來殺死或傷害人類；負(fù)責(zé)任的主體是人類，而不是機(jī)器人；要確保找出某個(gè)機(jī)器人的行為負(fù)責(zé)人的可能性?！吨改稀芬簿劢沽艘恍┯袪?zhēng)議性的話題，例如，人類與機(jī)器人之間可否產(chǎn)生情感聯(lián)系（emotional bonding/feelings）， 尤其是當(dāng)這個(gè)機(jī)器人本身設(shè)計(jì)目的就是為了與小孩和老人互動(dòng)。

謝菲爾德大學(xué)教授諾埃爾·夏基（Noel Sharkey）認(rèn)為，這就是機(jī)器人在無意的情況下欺騙人類的例子。機(jī)器人是沒有感情的，但是人類有時(shí)候并不這么認(rèn)為。他指出，最近有一項(xiàng)研究，把小機(jī)器人放到一所幼兒園里，孩子們很是喜愛，并且認(rèn)為這些機(jī)器人比家里的寵物具有更高的感知能力。

《指南》建議設(shè)計(jì)者更應(yīng)關(guān)注機(jī)器人的透明性，但是科學(xué)家們表示這個(gè)在現(xiàn)實(shí)里很難實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槿藗儫o法確切了解 AI 系統(tǒng)（尤其是深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)）是如何做出決定的。

一個(gè)人工智能體，并沒有用固定的程序來指導(dǎo)它完成任務(wù)，它是通過數(shù)百萬次的學(xué)習(xí)和嘗試，才找出成功的解決方法。這種學(xué)習(xí)和做出決策的過程，有時(shí)候是其人類設(shè)計(jì)者都無法理解的。

《指南》里也提到了機(jī)器人的性別和種族歧視問題。這是因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)系統(tǒng)很多都是使用互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，而這些數(shù)據(jù)本身就帶著偏見。

機(jī)器人的偏見是會(huì)直接影響技術(shù)應(yīng)用的。它會(huì)對(duì)某些群體的學(xué)習(xí)更深入，而對(duì)另一些群體有所忽視，這在以后的應(yīng)用中，意味著機(jī)器人會(huì)“看菜下飯，看人說話”。

現(xiàn)在已有的例子就是，聲音識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于女性的理解要弱一些，再比如機(jī)器識(shí)別白種人的臉更容易，識(shí)別有色人的臉更難。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，在未來的醫(yī)療應(yīng)用中，機(jī)器人在診斷女性和少數(shù)族群的時(shí)候，其專業(yè)程度會(huì)降低。

夏基教授說：“我們也需要一個(gè)機(jī)器人黑盒子，可以打開來仔細(xì)審查。如果一個(gè)機(jī)器人表現(xiàn)出種族主義的傾向，我們可以把它關(guān)掉，從街上拽回來?！?/p>

兩周前，路透社有文章指出，有科學(xué)家表示性愛機(jī)器人會(huì)使人成癮，因?yàn)闄C(jī)器人不會(huì)拒絕。

《指南》 也提到了這種“過度依賴機(jī)器人”的現(xiàn)象，然而并沒有給設(shè)計(jì)者一個(gè)確切的可遵循的準(zhǔn)則。這也是在未來的工作中需要繼續(xù)補(bǔ)充的。

1976年上映的美國電影《未來世界》（Futureworld）里面，有很多機(jī)器人，包括與真人毫無兩樣的400型。有人愛上了一個(gè)美麗的女性機(jī)器人，只不過那個(gè)女性機(jī)器人屬于400型，沒有安裝性愛方面的軟件。還有更先進(jìn)的700型，沒有臉也還能和人打撲克的200型機(jī)器人，這機(jī)器人甚至?xí)悼磁?。不過，電影里大多數(shù)機(jī)器人倒是很遵守道德規(guī)范和操節(jié)，令人深思?？磥?，給機(jī)器人，實(shí)際是制造機(jī)器人的人，定出道德規(guī)范還是很有必要的。

作為一種特殊的、智能化了的機(jī)器，機(jī)器人能夠并肯定會(huì)超越它們的設(shè)計(jì)者的某些局限性，這意味著，機(jī)器人在高效的同時(shí)可能也是危險(xiǎn)的。人們一般都認(rèn)可，在一個(gè)限定的操作范圍內(nèi)，機(jī)器人要比人類的反應(yīng)快得多，也精確得多。即使機(jī)器人無法超越人類的智能，但很可能比人類更出色地完成任務(wù)。由于有程序化的（programmed）儲(chǔ)存，機(jī)器人下棋時(shí)會(huì)在一瞬間對(duì)全局和每一步所有可能的結(jié)果做出通盤考慮，哪怕再好的職業(yè)棋手也不可能做到這一點(diǎn)。由于人類行動(dòng)節(jié)奏緩慢，因此我們對(duì)于機(jī)器人的有效控制很可能趕不上節(jié)拍，猶如等到我們能對(duì)感知器官傳達(dá)過來的信息作出反應(yīng)、踩下正在駕駛的汽車剎車時(shí)，汽車可能已經(jīng)一頭扎進(jìn)墻里了。

機(jī)器人與其制造者的關(guān)系猶如奴隸和奴隸主的關(guān)系。奴隸主要求奴隸絕對(duì)服從自己，不折不扣地（to the letter）為其服務(wù)。但很多情況下，奴隸可能比奴隸主聰明得多，他們會(huì)用各種辦法騙過奴隸主，甚至造反（rise in rebellion），這在古希臘的歷史中有大量的例子。也就是說，奴隸主制定的道德規(guī)范限制不了奴隸，相當(dāng)于機(jī)器人很可能會(huì)擺脫其制造者的有效控制。在這種情況下，奴隸主，也就是制造機(jī)器人的人，必須有嚴(yán)格的道德規(guī)范約束自己。