另类科学家的超酷研究(一)

2012-04-29 00:00:00
发明与创新·小学生 2012年1期

欧文·霍兰德的机器人一点都不可爱。它只有一只乌贼似的大眼球,配上热塑性塑料制成的惨白骨架,还有卷成一团、暴露在外的机械内脏,看上去就像是《太空堡垒卡拉狄加》里塞隆人《C ylon》的上半身。

如今的机器人都不同凡响,本田研制的机器人会翻跟斗,iR obot公司推出的家居清洁机器人能钻到沙发底下打扫卫生,霍兰德的机器人对这些花活一窍不通,任何时候都没机会参加商业表演,但他信心满满,理由是它将能完成更加惊人的任务:思考。

在人工智能和机器人技术领域,“思考”是一个难以捉摸的词儿。“机器人制造本质上是一门工程学,在这个领域研究机器意识,你是走不了多远的。”坐在英国苏塞克斯大学的实验室里,从心理学转攻机器人制造的欧文·霍兰德侃侃而谈,“但我都快退休了,不在乎这个。”他设计的这个ECCE机器人就是通过一个“仿人”的“人体结构”来实现认知,其椎骨、肌肉和肌腱都与真人相仿。霍兰德说,ECCE机器人那松软的身体“没有内在的固性”,“如果我们关了电源,它会瘫软成一团,跟你我一样”。而这就是设计的创意所在——知道如何控制这一系统,你可能就明白了大脑是如何控制人类的身体的。

为此今年霍兰德打算升级ECCE机器人,给它配上张力传感器,让它具备本体感受(也就是能够说出自己身体各个部件在哪里的能力),再配上微软的体感交互式立体游戏控制器系统Kinect,使它具备深度知觉。霍兰德的目标是让机器人与环境有更好的交互作用,他认为这是意识产生的基础。

那么,是不是到振臂欢呼我们的“机器人之王”诞生的时候了?还没那么快。也许最后,ECCE机器人可以旋转着“走”进一个房间,看到桌上滚着一个球,伸手把它捡起来。“前提是我们的控制系统没有崩溃和烧坏,”霍兰德说。只是,如果ECCE机器人真的可行,它的身体将跟我们的相似,那么它一定会下意识地将自己的身体与我们的身体进行比较,这也是顺理成章的事儿,因此,希望以后几代ECCE机器人的外表能有所改进——就像弗拉京烤箱那样,酷毙了。

在一般人的观念里,将人类送往另外一个星球是一段昂贵、危险、不太舒适,而且依照目前的技术难以实现的旅程。但是电信大亨布莱恩·迈克奈尔认为他找到了解决之道:只要加水就成。

在《英国星际学会志》上发表的一篇文章中,身为工程师和太空迷的迈克奈尔说,他的水能“太空梭”可利用现有技术,以不到10亿美元的成本,将宇航员送往火星。要把人送到火星,最便宜大概要300亿美元,约为美国宇航局年预算的两倍,相对于发射人造卫星或者送机器人上去的成本,可以说是一笔天文数字。但就太空旅行而言,重量是与成本成正比的,为了保证宇航员的生存,以及把他们安全送回地球,你得同日寸发射很多饮用水,那玩意真的很重。同样,推送着飞船穿越茫茫太空的火箭的化学燃料也不轻。“这是一个非常花钱的事业,”迈克奈尔说。“要脱离纸上谈兵,落到实处,谈何容易。”

迈克奈尔的计划解决了燃料问题。在太空中,飞船不需要利用瞬时能量来加速,它们可以随着时间的流逝自行加速。这意味着它们可以使用比较经济的电热推进系统——环地轨道设备常用的动力。这些设备的发动机用微波把气体加热到高温,然后推动气体通过个喷嘴,产生;中力。它们使用的燃料是什么?水。在太空飞梭上,这些水可以用来浇灌菜园、花园,为宇航员解渴,也可以形成一道屏障,阻挡外太空辐射,最终它将用作燃料,以补偿自身重量带来的运载成本(可将维持整个旅程所需要的水以冰冻形式储藏在船体内)。人们可以使用较小的火箭先把太空梭送往环地轨道,然后转而使用水驱动方式。这种技术较为简单,现在已经存在。

虽然听上去既先进又优雅,但就目前来说,迈克奈尔的设想还有些乐观。不过,向来知难而进的他准备启动一种类似×大奖的竞赛,由Lam inar Resea rch资助,以改进技术,提高知名度。因为对太空旅行来说,最难迈出的就是第一步。

最近几年,一种名为蜂群衰竭失调(CCD)的奇怪病症开始在蜜蜂王国里蔓延:这种综合症会使蜂群里的工蜂突然死去,只剩下孤零零的蜂王在蜂箱里做垂死挣扎。关于此病来源,人们说法很多,其中之一就是瓦螨。这是一种长着八条腿的小寄生虫,以吸蜜蜂的血为生,还会把卵产在蜜蜂卵里。鉴于蜂群每年损失大约30%到40%(2008年,CCD导致美国失去近36%的商业蜂箱,法国、比利时、意大利、葡萄牙和西班牙的蜂箱也面临威胁),科学家和商业集团不惜一切代价寻找能够帮助这些“花媒人”存活下去的办法。

怎么办?玛拉·斯皮瓦克的想法是:如果不能击败正在大批杀害蜜蜂的疾病和害虫,那就试着培育出更好、更强壮的蜜蜂吧。斯皮瓦克是明尼苏达大学一名昆虫学者,是麦克阿瑟“天才基金奖”(号称“美国的诺贝尔奖”)获得者,她培育出了一种可对抗雅氏瓦螨的“超级蜜蜂”。

斯皮瓦克实现突破的方法非常酷。她首先用液氮将

小部分蜜蜂幼虫杀死在蜂蜡封住的六角形孵化巢房内,然后静静等待。在些蜂巢中,蜜蜂永远不会打开这些巢房,将幼虫尸体清理出去。但是在一些有洁癖的蜂群里,尸体会在24小时或者更短时间内被清走。斯皮瓦克要挑选的正是具备这种特性的蜜蜂。她找到一批这样的蜜蜂,取名为明尼苏达卫生蜂。在明尼苏达卫生蜂蜂群中,一旦有雅氏瓦螨入侵,蜜蜂就会赶在雅氏瓦螨的幼虫孵出及繁殖之前,打开孵化巢房,清理出被感染的蜂蛹,这是一种自卫式还击。

然而,商业养蜂人却不太情愿亲自挑选出这样的蜜蜂来。斯皮瓦克不得不到田野里,跟养蜂人一起工作。她离开了实验室,到加利福尼亚州——美国商业养蜂业中心整整忙活了三年。

目前,不少养蜂人利用她发明的冷冻法挑选及培育卫生蜂。斯皮瓦克派出一名学生,确定了大约2000个这样的商业蜂群。他们的目标是将强壮的蜜蜂与生病的蜜蜂分开,将卫生习惯最好、最喜欢打扫的蜂群与最抗病的蜜蜂结合起来,培育出新的蜂种。斯皮瓦克现在专注于研究蜂胶——这种树脂状物质含有特殊的抗菌、杀菌成分,野生蜜蜂会把它涂在蜂巢内部,作为集体免疫系统使用——也许它会为培育出更好的蜜蜂指明道路。(未完待续)