解码日本人形机器人:寻找有“心”的人类伙伴 六旬老头

2017-07-21 17:09 来源:未知 作者:网上百家乐游戏
解码日本人形机器人:寻找有“心”的人类伙伴 六旬老



   解码日本人形机器人:

 

  寻找有“心”的人类伙伴

  在人形机器人研究团队负责人菅野重樹看来,未来,机器人和人类将是一种伙伴、朋友的关系,机器人能自我学习,也能意识到人类的重要性。到那一天,机器人将不再是一台机器

  本刊记者/王齐龙

人类共生机器人TWENDY-ONE。早稻田大学供图
人类共生机器人TWENDY-ONE。早稻田大学供图

  银灰色的外墙上裸露着尺寸不一的管道,走在日本早稻田大学西校区布局紧凑的建筑中,宛如走进了一间工厂,与其所在的东京市中心繁华商业区新宿形成了鲜明对比。

  菅野重樹的办公室在中59号楼3层走廊的尽头,是典型的日本式的狭小简约风格。约10平方米的空间里,靠墙摆放着一排书柜,再放下4张长办公桌,过道仅允许一人走过。每张办公桌上,都摞着一叠叠文件资料。狭小的空间里,BB-8、R2-D2等《星球大战》系列电影里的机器人玩偶以及菅野重樹研发的与人共生型机器人TWENDY-ONE模型的待遇有些“奢侈”,占据了会客长桌上的约三分之一的空间。

  年近59岁的菅野重樹现任早稻田大学创造理工学部部长,并担任该校未来机器人研究机构的人机共创研究所所长。自上世纪70年代首次在报纸上看到早稻田大学机器人实验室研发出世界上第一台人形机器人WABOT-1起,他此后的40多年都与这所高校的机器人研究历程紧紧地联系在一起。

  看着助理用茶盘端来的大麦茶,菅野重樹告诉《中国新闻周刊》,早稻田大学人形机器人研究的灵感就是从茶叙开始的。

  “这是一个梦想,对于未来的一个期望。”菅野重樹说,在他眼中,机器人不是人类的工具,而是伙伴。他研究的终极目标是希望能创造出机器人的“こころ”(直译为“心”),到那一天,机器人将不再是一台机器。

  “上茶”激发出的灵感

  时隔44年,菅野重樹仍依稀记得日本学者成功研发出第一台人形机器人时的情形。1973年9月,初中生菅野重樹从报纸上看到了日本早稻田大学科学家加藤一郎成功研制出WABOT-1的新闻和这台机器人的图片。

  这台取名于早稻田大学英文名(Waseda University)的机器人约两米高,配置了机械手及人工视觉、听觉装置,不仅有拟人化的机械外形,而且可以行走,搬运物品,甚至能用日语与人类进行简单对话。

  约5年后,加藤一郎到中国北京访问,还在一场报告会上播放了一盘人形机器人WABOT-1的录像带。

  尽管受制于语言和技术等多方面的局限,在场的中国学者对加藤一郎所作的报告“听不太懂”,但WABOT-1的影像展示着实让他们“大开眼界”。

  北京机械工业自动化研究所高级工程师曹祥康多年后向媒体回忆说,“这台机器人看起来非常笨重,出场像‘人猿泰山’一样,十多秒才迈出一小步,但这在当时已经十分了不起了。”

  与美国自上世纪50年代开始着重研发工业机器人不同,早稻田大学的科学家不仅关注机器人的功能,而且关注形体设计。

  在投身机器人研究前,加藤一郎曾从事医学工程,他将对人体的探索应用到机器人的研发上,并将自己的团队描述为从事“生物机械电子学”研究。“这是一项跨学科的科学,旨在用机器复制动物的有机功能”。

  1964年,加藤一郎实验室开展的人工下肢研究,成为早稻田大学人形机器人研究的起点。仅5年过后,加藤一郎就率先研制出世界上第一台会用双脚走路的机器人。他也由此被称为“人形机器人之父”。

  菅野重樹告诉《中国新闻周刊》,虽然与美国相比起步较晚,但日本机器人研发能如此快速发展,一方面得益于二战后日本经济的快速发展,另一方面则得益于新技术进步提供的支撑。

  在1964年10月1日东京奥运会前夕,连接日本东京至大阪的新干线通车运营。而在加藤一郎研发出双足行走机器人的1969年,美国阿波罗11号飞船也成功登上月球。

  菅野重樹说,一连串的科技事件背后,是电气工程、机械工程和计算机科学等领域一大批新的技术创新投入应用,这是“关键的条件”。

  就在一次办公室闲聊中,加藤一郎和好友、从事语音识别研究的早稻田大学教授白井克彦谈起了对未来机器人发展的构想。此时,办公室助理走过来为两位教授上茶。就是这个日常的举动,给加藤一郎和白井克彦后来的“思维实验”带来了灵感:在不远的将来,服务型机器人对人类社会来说将十分重要。

  加藤一郎和白井克彦决定合作研发人形机器人,还邀请了早稻田大学里的应用物理学和汽车工程学的两名教授参与,希望将世界上先进的技术应用到项目的研发上。

  由于此前在上肢、下肢的机械研究上有丰富的积累,早稻田大学人形机器人的研发从1970年启动,到1973年就有所突破。

  随着WABOT-1的出现,不少日本青少年对机器人的热情也受到了激发。其中就包括菅野重樹和同为科幻小说迷的同学。他们迸发出了到实验室近距离观看WABOT-1的想法。

  1978年的一天,已是高中生的菅野重樹直接去了加藤一郎实验室。

  菅野重樹记得,加藤一郎虽然工作很忙碌,但依然领着他和好友在实验室里参观各种机器人和机械手、机械腿假肢。菅野重樹和加藤一郎的师生情,就发端于这段有趣的体验。

  1981年,在早稻田大学理工学部修读硕士学位的菅野重樹从激烈的竞争中脱颖而出,争取到了在加藤一郎实验室担任研究助理的机会。

  人机钢琴合奏惊艳世博会

  菅野重樹开始在实验室担任助理后不久,加藤一郎、白井克彦等4名早稻田大学机器人研究者开始寻找下一个目标。他们经常开会讨论,希望在WABOT-1的基础上,研发新一款具有前瞻性的机器人系统。

  进入上世纪80年代,伴随着日本汽车和电子制造业的崛起,工业机器人在日本迅速普及,1980年也由此被称为日本的“机器人元年”。

  加藤一郎和其他科学家决定把研发一款钢琴弹奏机器人系统作为WABOT-2的目标。他们并不满足于制造一款可以24小时不停运转的在工厂工作的工业机器人,而是希望在不远的将来让机器人能够真正走进人类生活。“这样的机器人需要具有智力,活动灵巧,拥有较强的信息处理系统”。

  菅野重樹说,弹奏钢琴是对机器人信息处理能力的一大考验。首先,机器人需要具备识别乐谱的视觉系统;其次,机器人的手指、手和手臂等需要协调运转,关节间还需要做出许多角度的弯曲。

  而加藤一郎在实验室里的几个硕士生人选中挑选了菅野重樹加入WABOT-2项目,是在他知道菅野重樹会弹钢琴后。

  确定好目标后,研究人员逐步开展实验,并在不断实验的基础上,修正此前的设想。

  令实验室人员感到措手不及的是,1982年的一天,加藤一郎告诉他们,应日本政府的要求,WABOT-2将于1985年3月在日本科学城筑波举行的科学技术世界博览会开幕式上演出。

  研究团队起早贪黑加紧工作,就在距离世博会开幕仅剩6个月的时候,WABOT-2正式对外发布。加藤实验室的合作企业住友电气工业株式会社在余下的时间里制造出了改进版WASUBOT。

  开幕式那天,在日本政府主办的“人类和科学技术”主题展区里共展出了3台机器人。除了一台由东京理工大学研发的四足机器人外,余下两台都来自早稻田大学,分别为两足站立行走机器人WHL-11和WASUBOT。

  机器人WASUBOT与日本NHK交响乐团共同演奏,是那届科学技术世界博览会让人印象最深的画面之一。台下的观众通过舞台大屏幕,可以清晰地看到WASUBOT的10根手指在黑白琴键上灵活跳跃。

  菅野重樹和同事们为WASUBOT提前“排练”了很多首曲子,第一首曲子是当红的日本女歌手松田圣子的《玻璃苹果》配乐。

  “是的,就像我们常说的,我们能够做到。”从四足机器人,两足站立行走机器人,再到WASUBOT在开幕式上的人机钢琴合奏,菅野重樹说,日本政府通过展区中3台机器人的展示,希望向外界传达出体现人类的进步和成就。

早稻田大学创造理工学部部长菅野重樹。王齐龙摄影

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