半機(jī)械人

　　1簡(jiǎn)介

　　人類和智能機(jī)械結(jié)合在一起，兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點(diǎn)，成為半機(jī)器人（Cyborg），這已經(jīng)是現(xiàn)代科技發(fā)展的目標(biāo)之一。日本科技發(fā)明“機(jī)器服（robotsuit）”——HAL（HybridAssistiveLimb，混合輔助肢體）終于在2008年10月開始進(jìn)入量產(chǎn)階段，制造者是日本Cyberdyne公司，首批產(chǎn)品是下半身型的“HAL福利型”，只面向醫(yī)療護(hù)理、福利機(jī)構(gòu)，由此“半機(jī)械人”將大量步入尋常生活。

　　半機(jī)械人（Cyborg，也做半機(jī)器人）是一種“電子控制的有機(jī)體”，成為半機(jī)械人，已經(jīng)是現(xiàn)代科技發(fā)展的目標(biāo)之一。

　　對(duì)于半機(jī)械人的概念，科學(xué)家和普通人的想像存在差距?？茖W(xué)家認(rèn)為未來(lái)的世界將充滿半機(jī)械人，他們可能穿著外骨骼機(jī)械服、仿生手臂或者起搏器和玻璃眼睛。普通人所理解的半機(jī)械人更傾向于電影《機(jī)械戰(zhàn)警》和《終結(jié)者》中的機(jī)械人，這些科幻情節(jié)中的半機(jī)械人概念并沒有在現(xiàn)實(shí)世界中完全實(shí)現(xiàn)。[1]

　　在某種意義上來(lái)說(shuō)，半機(jī)器人不是新概念，因?yàn)槿祟愒谝恢痹谕ㄟ^(guò)工程性產(chǎn)品來(lái)改善自身。例如，一個(gè)裝有木腿的退伍軍人，或者一個(gè)由于心臟衰竭而裝有起搏器的現(xiàn)代病人都可以稱為半機(jī)器人。

　　科學(xué)家預(yù)言，在21世紀(jì)，很有可能在人腦中加入人工智能成分，以此來(lái)增加它的性能，如更高的記憶，更快的計(jì)算速度等等。甚至有可能通過(guò)基因工程技術(shù)來(lái)改變?nèi)祟惖腄NA，并且以此來(lái)改變?nèi)祟惖耐獗砗托袨?。人類可能?huì)擁有可以生長(zhǎng)、繁殖、分化、可移動(dòng)、自我裝配、自我測(cè)試、自我修復(fù)等的人工細(xì)胞，生物學(xué)和技術(shù)將融合在一起。[2]

　　2原理

　　神經(jīng)控制假肢

　　在2000年后的不到10年時(shí)間里，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署“革命性假肢”計(jì)劃改造了多款世界上最先進(jìn)的假肢，比如DEKA公司研制的機(jī)械手臂。

　　神經(jīng)控制假肢

　　心靈控制

　　利用計(jì)算機(jī)作為一種中間感應(yīng)媒介，未來(lái)部隊(duì)之間的遠(yuǎn)距離交流根本不需要說(shuō)話。2009年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署啟動(dòng)了一項(xiàng)“無(wú)聲通話”計(jì)劃。該計(jì)劃首先利用腦電圖掃描器讀取大腦信號(hào)，然后再對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行解碼，從而建立起一個(gè)腦電波字典。

　　老鼠警犬

　　由于擁有超級(jí)敏感的鼻子和極小的體形，老鼠可能取代警犬，被用來(lái)嗅探炸彈和生化威脅以及探尋災(zāi)難幸存者。它們的大腦中需要恰當(dāng)?shù)刂踩胍恍╇姌O。

　　機(jī)器人外骨骼

　　可穿戴的機(jī)器人服裝將能夠幫助部隊(duì)提高戰(zhàn)斗力和忍耐力。美國(guó)雷神公司研制的“RaytheonSarcos”模型擁有爪狀手部。美國(guó)士兵穿戴這種裝備后，他們的力氣和忍耐力將比正常情況下提高20倍。

　　自組裝隱形眼鏡

　　由傳感器、天線、半導(dǎo)體電路以及發(fā)光二極管等部件組成，可以將任何重要的可視數(shù)據(jù)，如槍支瞄準(zhǔn)鏡的范圍，甚至還有文字信息，立即顯示到使用者的眼睛里。

　　猴子機(jī)器人心靈感應(yīng)

　　未來(lái)，士兵之間可以通過(guò)心靈感應(yīng)進(jìn)行交流。他們還可以通過(guò)一種大腦-計(jì)算機(jī)交互界面控制武器，而不是通過(guò)按鈕或板機(jī)。實(shí)驗(yàn)室人造血液

　　大量的人造萬(wàn)能血液將能夠應(yīng)用于外傷治療中，以解決血庫(kù)不足的問(wèn)題。在美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署的資助下，美國(guó)生物技術(shù)公司Arteriocyte公司利用臍帶的造血細(xì)胞制造出首批人造血液。

　　大腦植入器

　　事實(shí)上，并不是只有現(xiàn)役部隊(duì)才使用電子人技術(shù)。從伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上下來(lái)的部隊(duì)中，有10%到20%的人大腦都曾受過(guò)外傷。將來(lái)，他們將有可能會(huì)接受腦植入手術(shù)，以修復(fù)他們受損的大腦。

　　遠(yuǎn)程控制飛蟲

　　遠(yuǎn)程控制的甲蟲、蜜蜂等正在被計(jì)劃應(yīng)用于軍事用途。在美國(guó)國(guó)防部的支持下，一些科學(xué)家們正在利用飛蛾進(jìn)行試驗(yàn)。此前，佐治亞理工學(xué)院的科學(xué)家已經(jīng)弄清楚如何使它們活更長(zhǎng)時(shí)間。

　　人造皮膚

　　人造皮膚的敏感度足以探測(cè)到蝴蝶的輕微碰觸，它們均使用了柔韌、細(xì)膩的橡膠、納米線以及電極等。這種人造皮膚應(yīng)用于電子人上，可以有兩種用途：即超敏感人類假肢，或是機(jī)器人手臂等。這種敏感性可以幫助假肢完成一些只有輕微碰觸才可完成的任務(wù)。[3]

　　3實(shí)例

　　首例成品

　　世界首個(gè)政府承認(rèn)的半機(jī)械人尼爾·哈爾比森

　　世界唯一政府承認(rèn)半機(jī)械人

　　2002年3月14日，英國(guó)雷丁大學(xué)控制論教授沃里克，在牛津的拉德克利夫醫(yī)院接受了一次手術(shù)。外科醫(yī)生用了兩小時(shí)的時(shí)間，將一枚邊長(zhǎng)為3毫米的硅制芯片植入了沃里克左肘的皮膚下，芯片上100個(gè)頭發(fā)絲粗細(xì)的電極與他手臂主神經(jīng)相連，以接收神經(jīng)沖動(dòng)信號(hào)。他拿自己做實(shí)驗(yàn)有一個(gè)嚴(yán)肅的目標(biāo)，那就是幫助因脊髓受傷等原因而癱瘓的病人。他希望能通過(guò)對(duì)神經(jīng)信號(hào)的研究，最終讓這些病人通過(guò)遠(yuǎn)程控制恢復(fù)部分自身行動(dòng)能力。[4]

　　沃里克說(shuō)，手術(shù)非常成功，除了偶爾有些許刺痛感外沒有什么其他不適。25日起，他的試驗(yàn)進(jìn)入了下一個(gè)重要階段：將體內(nèi)的芯片與體外的一個(gè)信號(hào)收發(fā)裝置相連，由這個(gè)裝置將收集到的神經(jīng)信號(hào)以無(wú)線電波的形式發(fā)送給異地的計(jì)算機(jī)。

　　沃里克解釋說(shuō)，例如，當(dāng)他想移動(dòng)一個(gè)手指時(shí)，芯片就會(huì)接收到神經(jīng)信號(hào)，并把它們傳給電腦。然后，電腦再將信號(hào)傳回他的手臂神經(jīng)，看是否也能讓手指移動(dòng)。據(jù)悉，類似的試驗(yàn)以前只有美國(guó)科學(xué)家在貓和猴子的身上進(jìn)行過(guò)，用于人體還是首次。按計(jì)劃，這次試驗(yàn)將進(jìn)行3個(gè)月。在接下來(lái)的過(guò)程中，研究人員將芯片、信號(hào)收發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)把沃里克的神經(jīng)系統(tǒng)與他妻子伊雷娜的神經(jīng)系統(tǒng)相連，看沃里克移動(dòng)手指所發(fā)出的神經(jīng)信號(hào)能否讓伊雷娜的手指也動(dòng)起來(lái)。他們甚至打算給沃里克體內(nèi)芯片安上一個(gè)超聲波感應(yīng)器，希望以此讓沃里克得到類似蝙蝠的超聲波探物能力。

　　政府承認(rèn)

　　英國(guó)色盲男子尼爾·哈爾比森是世界上首個(gè)政府承認(rèn)的半機(jī)械人，他能利用一個(gè)與頭部結(jié)合的攝像頭裝置“聽顏色”。哈爾比森是一個(gè)全色盲，只能看到黑與白的顏色，他腦部安裝的這個(gè)裝置能把顏色轉(zhuǎn)化為不同的音符，通過(guò)辨別不同音階的聲音他就能“看到”不同的顏色。上大學(xué)二年級(jí)的時(shí)候，哈爾比森上了一門關(guān)于感官延伸的人工智能課程。他說(shuō)服老師為他制作了一個(gè)人工智能感官裝置。為了能正確聽懂各種顏色，哈爾比森必須記下不同頻率的聲音所代表的顏色，譬如說(shuō)紅色是最低頻的聲音。哈爾比森表示，這個(gè)裝置完全改變了他對(duì)藝術(shù)的理解，因?yàn)樵谒氖澜缋铮伾吐曇羰峭瑯拥臇|西。2004年，哈爾比森得到英國(guó)身份管理部門的正式承認(rèn)，認(rèn)定該裝置是他身體的一部分。

　　4發(fā)展歷史

　　產(chǎn)業(yè)機(jī)器人時(shí)代始于20世紀(jì)70年代，自那時(shí)起，日本的機(jī)器人開發(fā)技術(shù)一直處在世界領(lǐng)先地位，今天，這一技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界最高水平。本田技研工業(yè)株式會(huì)社于1996年開發(fā)成功的人型機(jī)器人（即雙足直立行走機(jī)器人）P2機(jī)及其后續(xù)機(jī)阿莫西機(jī)器人（2000年），引起了社會(huì)對(duì)機(jī)器人開發(fā)的普遍關(guān)注。1999年，由索尼公司開發(fā)的寵物機(jī)器人AIBO進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)，從而在事實(shí)上開始形成了一個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)。在2005年舉辦的愛知萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上，有達(dá)70種機(jī)器人在會(huì)場(chǎng)上登臺(tái)亮相并進(jìn)行各種操作。

　　5發(fā)展前景

　　所謂的生化電子人技術(shù)，不外是生物體機(jī)器人技術(shù)之一。利用生物體機(jī)器人技術(shù)開發(fā)成功的HAL，是一種可穿在身上的機(jī)器人，故被稱為機(jī)器人服裝，它是世界上首創(chuàng)的人機(jī)一體型系統(tǒng)[6]。HAL具有能按照人（即穿著者）的意志而動(dòng)作的隨意制御功能，同時(shí)還具有機(jī)械性的自律制御功能，它使人的腦神經(jīng)和筋骨系統(tǒng)與機(jī)器人成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，并作為人體的一部分發(fā)揮相應(yīng)的功能。的身體是根據(jù)大腦向筋骨系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)指令而動(dòng)作的，身體在動(dòng)作的時(shí)候，會(huì)有微弱的生物電位信號(hào)溢出到皮膚的表面，HAL就是在測(cè)得皮膚表面的生物電位信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)安在關(guān)節(jié)部位的動(dòng)力裝置來(lái)發(fā)揮作用的。也就是說(shuō)，人（即穿著者）的動(dòng)作，如站立、坐下、行走、提重物等，都是由HAL所支持的。HAL形成一個(gè)外骨骼結(jié)構(gòu)，承載著機(jī)械體以及攜帶物等負(fù)荷，因此，穿著者幾乎感覺不到重量，還能夠提起平時(shí)所提不動(dòng)的重物。

　　技術(shù)的進(jìn)步擴(kuò)展了人體功能，然而，人類是否會(huì)因技術(shù)的進(jìn)步而舍棄自身進(jìn)化呢？這是筆者常在深思的一個(gè)問(wèn)題。但我們也可以這樣說(shuō)，以先進(jìn)的技術(shù)來(lái)補(bǔ)充人體功能，這正是HAL的開發(fā)意圖，正例如人類因?yàn)橛辛耸謾C(jī)，便具有了隨時(shí)獲取遠(yuǎn)方信息的能力。人類選擇了與技術(shù)共生存的道路，試圖以另一種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)人類的自身進(jìn)化。

　　那么，人類如何與技術(shù)共同生存和進(jìn)化呢？這里，有一個(gè)如何建立人類與技術(shù)的和諧、互依關(guān)系的課題，可以說(shuō)，HAL的開發(fā)就是對(duì)這一課題的探討。

　　無(wú)論技術(shù)的利用如何具有人性意識(shí)，但如果不能建立人類與技術(shù)兩者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，很多技術(shù)是會(huì)遭到人類在心理上或生理上的拒絕和排斥的。科幻小說(shuō)中出現(xiàn)的生化電子人，也許可稱其為是人與機(jī)器的結(jié)合體，在這個(gè)意義上，HAL可以說(shuō)也是對(duì)生化電子人技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)，它試圖通過(guò)人與技術(shù)的一體化以及互依共存來(lái)擴(kuò)展人體功能。