張晴丹

剛進入美國北卡羅來納州立大學(xué)，在機械航空系副教授尹杰課題組的最初半年里，漆方杰不知道該干嗎，對課題也沒什么想法，成了實驗室里最晚去、最早走的“摸魚人”。但對科研心存熱愛的他，遠赴大洋彼岸一心求學(xué)的初心從未改變，于是他逼迫自己走出這種糟糕的狀態(tài)，靠夜以繼日地做實驗填補內(nèi)心的迷茫，找到了讀博的真正意義。

終于，經(jīng)過兩年的自我淬煉，漆方杰脫胎換骨，并在近日收獲了人生中第一篇美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）論文。在尹杰的帶領(lǐng)下，漆方杰研發(fā)出一種能像輪胎一樣滾動、像陀螺一樣旋轉(zhuǎn)、像衛(wèi)星一樣繞軌道運行的新型軟體機器人。

靠人工或計算機控制行為能力的機器人，往往需要電源、控制系統(tǒng)、傳感器等，這使得這類機器人在性能上會有所受限，無法做得很軟。

“我們這款軟體機器人由帶狀液晶彈性體制成，能像麻花一樣扭曲，把兩端黏在一起可形成一個類似手鐲的圓環(huán)。當(dāng)它被放置在55攝氏度的物體表面時，就會自主滾動，表面溫度越高，機器人滾動的速度就越快?！闭撐耐ㄓ嵶髡咭芙榻B。

有趣的是，該機器人能產(chǎn)生3種運動：第一種是從里往外翻轉(zhuǎn)；第二種是能沿著自己的圓心自轉(zhuǎn)；第三種是圍著環(huán)外的一個點轉(zhuǎn)動，就像行星公轉(zhuǎn)一樣。

這項研究的一大亮點是動力來源不同。這款軟體機器人由物理智能控制行為，這意味著它的行為是由其結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料決定的，而不是由計算機或人類干預(yù)決定。

“這款軟體機器人還可以像螞蟻一樣貼著物體的邊緣走。通過實驗發(fā)現(xiàn)，無論它被放到正方形還是三角形的空間里，都能夠找到邊緣，并沿著邊緣運動，繪制出空間的輪廓。它還可以識別邊緣上的缺口或損壞。”論文第一作者漆方杰說。

“這種功能對于幫助我們導(dǎo)航或繪制未知環(huán)境的地圖非常有用。而且由于體軟、耐熱等特性，它可以替代硬型機器人到高溫環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)?！逼岱浇苤赋觥?/p>

早在兩年前，尹杰團隊就已經(jīng)有一篇關(guān)于“螺絲粉”（螺旋狀的意大利面）機器人的論文發(fā)表在PNAS。所以這次，他們打算沖一下《自然》。

然而，最強調(diào)創(chuàng)新性的《自然》卻讓他們“吃了閉門羹”。雜志編輯認為這次的新型軟體機器人與上一個“螺絲粉”機器人沒有太大區(qū)別。

雖然使用的材料與“螺絲粉”機器人一樣，都由液晶彈性體制成，但尹杰認為這次成果最大的賣點在于結(jié)構(gòu)設(shè)計。

為了更好地介紹這款機器人及其背后的機制原理，他們精心“打造”出一篇長達4000字的文章，抱著再試一試的心態(tài)，將文章轉(zhuǎn)投給《科學(xué)》?！犊茖W(xué)》編輯認為這項研究的確非常有意思，但提出了問題：對于為什么叫軟體機器人的解釋，編輯未能被說服。

沒有被秒拒，也就還有爭取的余地，只要按照編輯的問題細改，發(fā)表也許指日可待。

在改文章或改投其他期刊間反復(fù)糾結(jié)了很多次后，為保險起見，他們最終還是決定投給PNAS?！半m然很想再堅持一下，但做科研最崩潰的就是自己的idea被其他課題組搶先發(fā)表。而這項工作已經(jīng)做了很久，我們怕這個idea很快會被其他同行想到?！币苷f。

“雖然前兩次投稿都失敗了，但也有一定好處，根據(jù)這兩個雜志的編輯給出的意見，我們對文章做了雕琢，把這款軟體機器人的說明、不同點、創(chuàng)新點講述得更加明白。這讓我們的研究能更完美地展示出來，文章成了‘螺絲粉’機器人那篇PNAS論文的姊妹篇?！币鼙硎?。

起初，漆方杰認為制造工程讀到碩士就可以了，畢業(yè)后應(yīng)該去企業(yè)。但他對科研的喜愛之情日漸濃厚，決定繼續(xù)讀博。他一眼便相中了尹杰課題組，也成了本科同學(xué)里為數(shù)不多的讀博的人。

“尹老師團隊做的軟體機器人簡直太酷了！這對我們這種還停留在傳統(tǒng)機器人認知層面的人來說，覺得很神奇?！逼岱浇軇傔M課題組時，正值“螺絲粉”機器人的研發(fā)工作進行中。

但他憧憬的科研生活與現(xiàn)實產(chǎn)生了割裂。以往他做的工作都非常工程化，為了得到一個結(jié)果不停地試驗和調(diào)整，直到得出最好的結(jié)果。漆方杰早已習(xí)慣這種以結(jié)果為導(dǎo)向的研究方式，而尹杰課題組是由現(xiàn)象驅(qū)動進行研究。

兩種截然不同的方式產(chǎn)生的沖突，讓漆方杰舉步維艱。這種無序內(nèi)耗的狀態(tài)持續(xù)了半年之久，他意識到必須要做出改變。于是，漆方杰就像上了發(fā)條一樣，逼著自己有勁兒就往實驗上使。

就這樣做著做著，原本條狀的機器人，被他設(shè)計成了環(huán)狀，就像打開了新世界的大門，一切的現(xiàn)象、原理、機制都發(fā)生了翻天覆地的改變。他也成功蹚過“低谷期”，走上了正軌。尹杰自由、開放式的引導(dǎo)，給了漆方杰更高的自由度、更寬廣的發(fā)揮空間，因而進步神速。

他不再是提早下班的“摸魚人”，而是具備獨立思考和執(zhí)行能力的科研人。就像尹杰常對學(xué)生說的那樣，“你們不是來給我干活的，而是給自己干活的”。