軟機(jī)器人

熒幕上有那么一類機(jī)器人豐富了我們的童年生活：它們體型高大，高達(dá)十幾米。由巨大鋼鐵塊組成的它們戰(zhàn)斗力強(qiáng)悍，打斗的場(chǎng)景給人以十足的視覺沖擊力。令人匪夷所思的是，它們可以變成汽車、卡車，甚至可以變成飛機(jī)和坦克！沒錯(cuò)，它們就是變形金剛。然而，雖然變形金剛能夠呈現(xiàn)多種變化，但是我們?nèi)匀挥X得它們十分笨重。

如今機(jī)器人的關(guān)節(jié)已經(jīng)做得很精密了，其行動(dòng)更加輕盈，甚至有些人形機(jī)器人還被裝上了人工皮膚，某些角度看起來簡(jiǎn)直就和真人一模一樣！但是不管怎么樣，機(jī)器人在我們眼中依舊是金屬塊材的略感生硬的組合體。然而，有這么一類機(jī)器人，絕對(duì)會(huì)顛覆你的想象——這就是軟機(jī)器人！

軟機(jī)器人，突出一個(gè)“軟”字。對(duì)于一般的哺乳動(dòng)物來說，如果它長(zhǎng)著很多肉，摸起來就相對(duì)柔軟。我們都知道，骨頭和肌肉能夠維持著我們的體型并且?guī)椭覀兓顒?dòng)——當(dāng)你想要做什么動(dòng)作的時(shí)候，你的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)釋放神經(jīng)遞質(zhì)，肌肉細(xì)胞接受到這些神經(jīng)遞質(zhì)后變得興奮并進(jìn)行拉伸或者收縮，同時(shí)拉動(dòng)骨頭運(yùn)動(dòng)。但很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，機(jī)器人卻都是由“骨頭”構(gòu)成的，并不存在人造肌肉。這是因?yàn)樵谶^去幾十年的時(shí)間里，我們很難做出動(dòng)作準(zhǔn)確、能提供強(qiáng)大的力量且壽命長(zhǎng)的人造肌肉。

令人欣喜的是，最近哥倫比亞大學(xué)創(chuàng)意機(jī)器實(shí)驗(yàn)室的專家在人造肌肉領(lǐng)域有了一個(gè)大突破。哥倫比亞大學(xué)利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）制造的有機(jī)硅彈性體做成人造肌肉，這種人造肌肉表現(xiàn)出了極優(yōu)異的性能。在行動(dòng)的準(zhǔn)確度上，它可以實(shí)現(xiàn)推、拉、彎曲、扭曲等各種動(dòng)作，能夠較為準(zhǔn)確的完成指令;在強(qiáng)度上它毫不遜色于天然肌肉，其強(qiáng)度是后者的3倍;它不易損壞，壽命也較長(zhǎng)。

有些人可能會(huì)問，我們?cè)趺纯刂七@個(gè)人造肌肉呢？確實(shí)，機(jī)器人畢竟不是真人，它是沒有神經(jīng)系統(tǒng)的，而且人造肌肉也沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。所以，人造肌肉的控制和動(dòng)物體內(nèi)的肌肉的控制是完全不一樣的，事實(shí)上，它依賴于外部電流。哥倫比亞大學(xué)的專家們使用乙醇作為人造肌肉的“驅(qū)動(dòng)”劑——微小的乙醇分子能滲透在人造肌肉中，當(dāng)處于肌肉內(nèi)部的乙醇汽化時(shí)體積會(huì)增大，導(dǎo)致肌肉膨脹，達(dá)到和天然肌肉一樣的舒張的效果。而當(dāng)乙醇液化時(shí)，體積變小，肌肉回縮，則達(dá)到和天然肌肉一樣的收縮的效果。乙醇的沸點(diǎn)是78℃，只要通過電流加熱來控制乙醇的溫度，便可以控制人造肌肉的收縮或者是舒張。

具有自我意識(shí)的機(jī)器人

一直以來，具有自我意識(shí)的機(jī)器人往往是科幻小說或者是電影里的主角，這類電影看得多了以后，有時(shí)我們對(duì)于機(jī)器人能夠思考這件事情會(huì)信以為真。但令人遺憾的是，機(jī)器人的研發(fā)進(jìn)展遠(yuǎn)沒有人們所想象的那樣迅速，我們現(xiàn)在所能購(gòu)買到的一些智能機(jī)器人——即能和人進(jìn)行普通對(duì)話的機(jī)器人，它們應(yīng)答的話語都是提前設(shè)置好了的，并非是機(jī)器人自己想出來的?，F(xiàn)在的機(jī)器人基本沒有自我意識(shí)——它們不會(huì)意識(shí)到自己的腳是腳，手是手，也不會(huì)感覺到自己的體型像蛇、像青蛙還是像其它的。

現(xiàn)在距離制造出能進(jìn)行復(fù)雜思考的機(jī)器人的那一天還差得遠(yuǎn)呢！不過令人欣喜的是，經(jīng)過多年的實(shí)踐，人類終于在機(jī)器人的自我意識(shí)塑造方面邁出了第一步！2019年初，哥倫比亞大學(xué)創(chuàng)意機(jī)器實(shí)驗(yàn)室的專家成功地制造出了世界上第一個(gè)具有自我意識(shí)的機(jī)器人——一個(gè)鉸接式機(jī)械手臂。

這個(gè)機(jī)器人是簡(jiǎn)單的，因?yàn)樗皇且恢皇直?，同時(shí)它又是復(fù)雜的，因?yàn)樗坝心X子”。為什么說它有“腦子”呢？因?yàn)樗哂凶灾鲗W(xué)習(xí)的能力——這個(gè)機(jī)器人在經(jīng)過無數(shù)次失敗的抓取后，等到它抓到物體時(shí)，它會(huì)對(duì)物體的位置有清晰的認(rèn)識(shí)并且記錄下來。如果物體是呈現(xiàn)一定規(guī)律放置的——例如間隔一定的距離，當(dāng)它抓取一定的次數(shù)后，它就會(huì)慢慢的掌握這個(gè)規(guī)律，然后按照一定的間距跳動(dòng)的來抓取物體，這便是它學(xué)習(xí)的過程。當(dāng)然，不僅僅是抓取物體，這個(gè)手臂機(jī)器人還可以做其他工作。而不管是什么工作，它都可以在工作中積累經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化自己的行為。

聽起來很厲害吧！為什么這個(gè)手臂能做到“有腦子”呢？原來，這個(gè)機(jī)器人具有自我建模功能！建模，就是建立模型，模型就是對(duì)外界事物的一種理解機(jī)制。所以，和其他完全由設(shè)定好的程序運(yùn)行的機(jī)器人不一樣，這個(gè)機(jī)器人可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，自己設(shè)定將要運(yùn)行的程序。這就和我們的人腦對(duì)未來要做的事情做規(guī)劃一樣，真是不可思議！