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你好，罗伯特先生 www.thebeijingnews.com · 2006-10-30 9:26:44 · 来源：新京报
科学家眼中的仿人机器人仿人机器人的足球比赛，也是各国科学家的一场角逐。
上海交大学生徐振华制作的机器人在拧螺丝。
藤井雅子与以她为原型的机器人。
国产的弹竖琴机器人。
“仿人和高仿真是机器人发展的主要方向。从技术发展来看，人是世界上最高级的动物，以人为背景的研究就是最高的目标，并且能够带动相关学科的发展；而从感情层面来说，人喜欢与人相近的东西。”
又像机器又像人
从字面可知，仿人机器人就是长得像人的机器人。中国科技大学陈小平教授介绍，机器人一般根据不同应用需求被设计成不同形状，如运用于工业的机械臂、轮椅机器人、步行机器人等。仿人机器人一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。
目前各国科学家都正在积极进行仿人机器人的研发。
作为机器人生产第一大国，日本公司制造的服务业、娱乐业用仿人机器人，已经达到了很高的智能水平。在2005年爱知世博会上，大阪大学展出了一台名叫ReplieeQ1expo的女性机器人。该机器人的外形复制自日本新闻女主播藤井雅子，动作细节与人极为相似。参观者很难在较短时间内发现这其实是一个机器人。
“仿人和高仿真是机器人发展的主要方向。”周长久说。
他是新加坡理工学院机器人与智能控制中心的主任，同时也是“RoboCup仿人机器人技术委员会”的理事。他对仿人机器人的发展极其乐观，“从技术发展来看，人是世界上最高级的动物，以人为背景的研究就是最高的目标，并且能够带动相关学科的发展；而从感情层面来说，人喜欢与人相近的东西。”周长久表示，仿人机器人的研究主要在于两个方向，“一个是用机器人来理解人类。”科学家可以创作出和人一样的机器人，并以此分析人的生理特性，比如用机器人作为试验平台，在假肢、器官等医疗领域进行基本的测试。另一个方向则是让人来理解机器人。“我们现在整个环境，如楼梯、桌子都是按照人的方式设计的，两条腿的机器人与人共用一个环境就可以节省很多单独的环境设计。”据了解，现在世界各国有85个大型仿人机器人项目正在进行中，这些还不包括各国单就模拟身体单个部分的项目。科技部863自动化办公室的工作人员表示，目前所有的大型仿人机器人项目中，日本占有37项，美国占有10项，中国则占有其中的5项。
多学科并进提高仿真水平
机器人学涉及物理学、生物学、自动化、人工智能等多种学科。机器人本身就是多种技术的集合体。
陈小平介绍，在组成上，机器人分为软硬件两部分。从软件部分看，一个机器人包括了定位、感知、控制和决策四大能力。“通过对信息的感知，机器人首先对自己定位，根据情况进行决策，然后对这个决策进行控制和执行，直到再次感知新信息，依次轮回。”当然，这里所说的机器人已经是具有人工智能的机器人。在此基础上进一步发展，机器人还应具有“人机交互”的功能。
这些功能需要不同的硬件技术给予支持：感知能力通过感知工具实现，主要包括各种传感器；计算机提供决策能力，因此是机器人的核心部分；运动控制则由电机来完成，此外还包括骨架等机械部分，以及皮肤、毛发、服装等部分的材料。这些不同的技术，最终组成了机器人。
周长久介绍说，目前各国的单独技术都已经“超过人”了，比如说，“摄像头可以比人看得清晰，计算机比人算得准确，听力传感器比人听得清楚，但一旦集成起来，综合程度还是远远达不到人的优化水平。”北京航空航天大学教授丁希伦也表示，目前各国各项研究都各有所长，不过我国机器人制造能力在硬件水平上与世界的差距还比较大。周长久则认为，机器人融合了工程、科学和艺术几块领域，中国科学家对工程的侧重过大，但很少看到机器人科学和艺术的侧面。他因此十分欣赏西安超人雕塑学院制造的高级仿真人，认为“是一个很好的切入点，提示科学家注意如何让机器‘人化’”。
在娱乐、服务领域大显身手
在仿人机器人领域，日本和美国的研究最为深入。日本方面侧重于外形仿真，美国则侧重用计算机模拟人脑的研究。我国政府也逐渐开始关注这个领域，北京理工大学教授黄强介绍，《国家高技术研究发展计划“十一五”发展纲要》中明确将“服务机器人”和“智能机器人”作为两个专题进行研究，并将投入2亿到3亿的资金支持。
周长久指出，由于仿人机器人“在机械结构上是相当优化的”，因此能很好地被利用作救援、探险之用。
除此之外，仿人机器人会在服务业和娱乐业上大显身手。舞蹈、武术等内容的表演，都可以由机器人来完成，不仅可以参加舞台演出，也可以用在教育领域中。事实上，日本服务业中仿人机器人的运用已经达到很普遍的地步。周长久介绍，因为日本老龄化现象很严重，他们一直重视“陪护机器人”的研究，“无论是喂药、督促运动、帮助上厕所还是帮小孩讲故事，长得像人的机器人更容易和老人、小孩做伴。”
新知补丁
RoboCup比赛
机器人足球世界杯（RoboCup）是一个国际性的研究和教育组织，它通过提供一个标准问题来促进人工智能和智能机器人的研究。
1993年，加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授麦克沃斯提出机器人足球比赛是很好的机器人和AI研究的实验平台。在他及一些其他学者的努力下，从1997年8月23日起，第一届RoboCup比赛在日本名古屋举行。到1998年4月，共有22个国家的1000多名研究人员在进行此方面的研究工作。
当前RoboCup的活动包括学术会议、机器人世界杯、RoboCup挑战计划、教育计划等内容。机器人足球赛从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域基础研究和高技术发展的水平。
纵深
仿真的技术瓶颈
瓶颈一：行走
行走是机器人研究的一大难点，需要考虑到野外路面的各种状况。人腿可感知地面的松软，需要用的力，湿度、有否沟壑等，而机器人在未知环境中遇到障碍就很难过去了。
瓶颈二：感知
感知技术是机器人研究的另一难点。机器人就是要在不确定的环境和有限信息条件下，还原出原来信息的本质。但目前机器人只能在可控制的结构环境中表现出色，比如设定好的灯光，固定的声音等等。如果遇到光线杂乱、噪音很大比如大街上打手机等环境，机器人就无能为力了。
目前日本科学家已能让机器人用双目进行识别。国内也开始了这方面的研究。
瓶颈三：人工智能
在这一领域，仿人机器人要走的路还更长。模仿人类智能需要在计算机芯片的运算速度、精确度上进行提高。丁希伦指出，“比如一个杯子，你抓它到什么程度可以了，这个运行轨迹都必须在编程中精确地算出来。”另外，机器人应该有学习的能力，经过训练，可以收集各种信息来熟悉环境，并根据环境变化进行调整。
瓶颈四：应用
仿人机器人的应用更是阻碍重重。尽管陈小平坚持很快会出现机器人“井喷”的现象，但的确还存在技术与需求接口的问题。“现在机器人的技术已经很多，社会需求也很大，但在技术、成本上还有很多问题。”
链接
人人能造机器人
在学院以外，存在着一个“机器人热潮”。民间发明家在机器人制作方面提供了自己的力量。北京市第五十七中拥有全国第一所中学机器人研究室，培养了大量机器人爱好者，并在多项比赛中取得了不俗的成绩。在老师的指导下，这里的学生用乐高玩具制造出会行走、跳舞、搬运、灭火的机器人。该校校长章大雁表示，学校今后要和企业合作，创造出“校园保安”机器人，通过人脸识别，对校园的流动人群进行监测。而对于学生，他表示，“这样的实验是对学生进行多方面的教育。”而西安超人雕塑学院制作的高仿真机器人则被专家称为“中国第一台有血有肉的机器人”。该院院长邹人倜介绍说，他们用泥塑雕塑做出自己的模型，然后将硅胶贴在皮肤的位置，在无数次拉伸实验后才做出了机器人的主要部分。“骨架是玻璃纤维，眼睛是一种特殊的材料，头发则是工作人员一根一根植进去的。一共8个工序，我们十几个工人在两三个月就做出来了。”邹人倜承认，自己制作的机器人外表已与真人非常相似，“只是技术含量还很低，只能简单地转转头等。”他表示，正在研究用72个马达完成机器人面部表情的协调。
本版采写/本报记者 金煜
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