“大白”离我们并不远

张晶晶

作为迪士尼与漫威联合出品的第一部动画电影，《超能陆战队》可谓取得了巨大的成功。2015年2月23日，《超能陆战队》斩获第87届奥斯卡“最佳动画长片”奖。

主角之一的机器人大白成为媒体和影迷关注的对象。憨态可掬并且温暖治愈的形象设定，让诸多影迷为之倾倒。在故事本身之外，该片中的各种机器人也赚尽眼球。事实上，影片中的医疗机器人、微型机器人以及神经传感控制机器人正是当下诸多科学家正在努力的方向。

现实版大白

2011 年，《超能陆战队》的联合导演之一Don Hall拜访了Chris Atkeson教授位于卡耐基梅隆大学的实验室，Chris向其展示了当时正在研发的充气手臂，目的是想创造出一种“柔软而又安全的机器人”——希望它将来有一天能照料老人，比如自己的父母以及以后要老去的自己，如给他们穿衣服等。

导演Don似乎从此次拜访中获得了崭新的灵感，从而将原作中那个巨型变形机器人改造成了后来的大白—— 一个能够陪伴人们的个人医疗保健型充气机器人。影片中的大白可以检测出人们的疾病和受到的伤害，会想尽办法抚慰人们的伤痛。一个温暖的拥抱让许多人感慨万千：好想拥有一个大白。

虽然机器人专家Chris并不喜欢这些塑造了机器人美好未来的电影，因为那样的生活离我们还很遥远。但是他却希望人们知道，目前陪伴型个人医疗保健机器人已经能实现大白的部分功能，而且他坚信，未实现的那些也指日可待。

目前，美国和日本都正在开发制造医疗机器人。美国老牌移动医疗公司In Touch Health目前已经实现了美国1万个社区与诊所的互联，作为其战略投资方之一的美国顶级机器人公司iRobot推出了移动机器人平台Ava，已经成功在医疗业运用。通过使用该平台，机器人可以在社区医院、患者家、病房等地方发挥医生替身的作用。而医生通过远程控制机器人，就能够长期跟踪患者，监督其生活，为其提供更彻底的治疗。

由日本早稻田大学发明的机器人，更加接近大白的设定，其最重要的目标就是模拟人类护工。这款机器人的手部可极力模仿人类，如捡起吸管、挤番茄酱等，预计很快将投入使用，用来照顾老人和病人。但是这款机器人定价昂贵，约合人民币155万元，可不是一般人能使用得起的。

以小为大的微型机器人

除了大白之外，《超能陆战队》中令人耳目一新的莫过于由小宏发明、后被卡拉汉教授窃取的微型机器人了。小巧的微型机器人通过集中组合，可以自由变换各种形状、组成各种物体。

以小为大的想法看起来十分巧妙，问题是，这样的奇思妙想能够成为现实吗？

事实上，在刚刚过去的2014年，集群机器人的研发已取得了突破性进展。来自哈佛的科学家Radhika Nagpal凭借集群机器人入选英国《自然》杂志评选出的2014年度十大人物，而她的代表作正是1 024只名叫Kilobot的微型机器人。

Nagpal的想法最初源自生物界。自然界存在着很多群集性昆虫，比如蜜蜂、蚂蚁。即使没有领导者，这些生物在大群体中仍然可以共同合作，完成很多复杂的工作。她希望把这种集群工作的方式嫁接到机器人身上。

Nagpal和她的团队共同开发的小机器人Kilobot，只有一美分硬币大小，配备一个微型处理器、一个红外传感器，并使用振动式马达来移动。每一只Kilobot都具备两种运动模式，并且能与其他机器人进行通讯交流——前提是二者的间距不超过10厘米（也就是相隔6个Kilobot）。这些机器人之间彼此通过红外线进行交流；红外线也是Kilobot和主控台进行交流的方式，由主控台直接告知机器人运行何种程序。能够同时向所有机器人发出无线程序指令是Nagpal团队设计的主要优势。其他许多指令也是可以规模化执行的，包括电源开关及充电。

一旦通过红外LED的脉冲与周围的“伙伴”取得联系，Kilobot们高跷的“腿”便可以通过轻微的振动来移动。得到指令之后，1 024个Kilobot便可以展开分工合作，它们能自行组成星星、扳手和字母“K”的形状。

在此之前，机器人集群的组成个数不超过100个，主要原因是造价昂贵，大部分关于集群机器人的研究只能依靠计算机模拟。而Kilobot的造价仅有14美元，如果未来考虑借助3D打印技术的帮助，生产成本有可能进一步降低。

Kilobot的项目负责人之一Michael Rubenstein曾在接受媒体采访时表示：“它们可以自动变换形状来适应当前的任务，你甚至可以让他们构建出其他机器人。”如果说在《超能陆战队》上映之前人们还难以想象他说的是什么，如今影片中那些颇具冲击力的场面正是答案。

用意念控制的机器人

《超能陆战队》中反派卡拉汉教授利用微型机器人上山下海，小宏和大白以及小伙伴们抢夺卡拉汉的面具，原因是“神经传导器”在里面。没了神经传导器，卡拉汉就会失去对微型机器人的控制。

用意念控制机器人早已不是“遥远”的梦想。20世纪科学家们通过实验发现，大脑能够产生有规律的电波，于是有了“脑机接口”方面的研究，试图通过脑电波来控制外部设备。

但与电影中的应用方式不同，目前神经控制机器人中最值得关注的发展和应用，主要体现在义肢上。

在2014年巴西世界杯开幕式上，巴西瘫痪少年平托借助脑控外骨骼开球，给全世界留下了深刻的印象。作为国际“再次行走计划”的一个研究成果，该脑控外骨骼利用机动化金属支撑结构支撑少年的大腿，同时帮助他的大腿弯曲。在设计上，这款外骨骼由植入头皮或者脑内的电极探测到的大脑活动控制。信号通过无线方式传输给佩戴者身上的一台电脑，电脑负责将信号转化成具体的动作。

特别值得注意的是，研究小组为该外骨骼安装了一系列传感器，负责将触感、温度和力量等信息反馈给佩戴者。外骨骼由大脑活动控制并将信息反馈给佩戴者，是世界首次。

虽然神经控制机器人技术尚未大范围普及，但是对于患者来说仍然是个巨大的福音。

编辑/王一鸣endprint