# 从人到蜘蛛，机器人的进化才刚上路呢

- 作者：不存在日报
- 发布时间：2017-04-29 11:11
- 分类：新创
- 原文：https://www.ifanr.com/827699

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> 本文由不存在日报（微信 ID：non-exist-FAA）原创，转载请联系邮箱 faa@faa2001.com。
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> 编者按：研究表明，机器人比人类更易患上关节炎。
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> 马文、T-1000、大白、C-3PO、查派、擎天柱、Roy Battey，细数科幻电影中的经典机器人，无一例外都是人形。身体里明明没有血液流淌、脉搏跳动，生为金属，却要委身于一种直立行走、神经元电位为基础的两脚兽，可谓宇宙奇观。
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> 人形是机器人最合理的形态吗？摆脱仿生学限制，完美的机器人又会是什么样子？也许身为机械的尊严，便是有一天不用再委身于人的限制吧。

曾有很长一段时间，我把所有有着银色金属人的科幻电影，都拉进了黑名单。

诚然，每个中二少年少女心中都藏有一台钢铁巨人，在奔涌的幻想中，你穿着水手服，驾驶它大战四方；或者，你化身银色义体，手埋管线脑植芯片，手肘关节转动，咔嚓一响露出远程迫击炮，上演机械傀儡谣。

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二足四肢、直立行走的机械是人类的集体梦境，连卡梅隆也曾梦到被一台人形机器人追杀，惊醒后，这个梦成为了《终结者》的雏形。人类迷恋于自身投影，以至于扫地的机器小圆饼普及至今，我们依旧沉浸于前者，不愿醒来。但，人形是不是最合理的机器形态？答案恐怕很久以前就是否定的。

### 人形机器人的末日：是谁把机械困在人的壳子里？

Android，似人自动机，由希腊语词根 andro-（人）与 -eides（外形）组成。历史中，android 一词出现的次数极少，直到 19 世纪才逐渐出现在科幻小说里。和 robot（自动机械）、 cyborg （半机械人）不同， android 通常被定义为一种外表上与人类极度相似的个体，有时甚至是活生生的血肉之躯。

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人形机械这股“歪风邪气”最早是谁带起的，已经模糊不可查。但可以肯定，《弗兰肯斯坦》问世 68 年后，法国科幻小说家 Villers de Lisie-Adam 在《未来的夏娃》中，将外表像人的机器起名为 android。机器由 4 部分组成：

生命系统：平衡、步行、发声、感觉、表情、运动调节等

造型解质：关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔甲

肌肉：上述盔甲上的肌腱、静脉、性别器官等有机形态

人造皮肤：肤色、轮廓、头发、视觉、牙齿等

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这些设定是《攻壳机动队》的灵感来源，但也奠定了人形机器的致命弱点。

首先，完美的生命系统和造型解质，在现实技术条件下遥不可及。如何用算法、传感器、液压管和雷达互相配合，模仿人体的平衡系统？科学家至今苦手。人类目前发明的平衡算法共有 4 种，最好的算法，仅能使波士顿动力的 Atlas 承受普通力道的推搡，勉强站稳。

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平衡不解决，高达和变形金刚，其实是一发炮弹就能掀翻的战五渣。更别提刚性机械模仿柔韧人体，要消耗巨大能量。抬起手臂、瞄准、扣动扳机，看似简单的动作，每一步都要牵动大量肌肉、关节。人体 200 多块骨骼，100 多处关节，就连基本的直立行走都需要脚面、脚掌、脚踝、脚跟、小腿、膝盖、大腿、髋骨、脊椎、肩胛、手臂等无间配合，此时，一台正在近身肉搏的人形机器，得牵动几个部件、背负多大的电池，才能撑到把敌人打倒？

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哆啦 A 梦这种死宅，体内还埋了一个原子炉呢。

重心不稳、能耗巨大，牺牲稳定性换取灵活性，导致人形机器人无论在战场还是生活中，都容易成为活靶子。高达粉承认扎古没有任何使用价值，都是业界心照不宣的事实。

同时，让硅基生命模仿碳基生命，给机械赋予肌肉和皮肤，结果就是维护成本极高。科幻片对机器人仿人追求过度，导致本来一具骨架子就能完成的工作，为了美观，非要层层包装。《攻壳机动队》里，少佐每出一次任务，就得在手术室躺上半天，3D 打印机械臂慢工细活，一层一层修复脏器和皮肤，但凡徒手拆一次高达，整个义体就要报废重换。

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少佐工资不低，但别忘了，《攻壳机动队》里还有很多老人死于没钱更换高级义体，更有人因为机体受损的丑陋外表，横遭排挤。都变成机器了，还要靠外表活着，简直耻辱。

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科幻电影对类人机器人的迷恋，原因有很多，除了好造型、有共情、在复杂环境下与人互动，其余的原因格外简单：比如，特效简单，如《银翼杀手》，找个真人演就完了；或者，好卖手办，你看至今依旧占领秋叶原的高达系列。

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在深层次上，这种出于造物主自恋和宗教情结的骄傲心理，导致机械形象在奇行种的道路上一去不返，进而堕入恐怖谷的深渊。如果你盯着波士顿动力的 Petman，和攻壳里的傀儡人，先是哈哈大笑，而后脊背发凉，便验证了这个理论：

> 任凭高达再怎么代表少年热血，你还是没法容忍机器人像你一样灵活。

### 接下来，是塔奇克马的天下？

既然我们需要一种强大、灵活、稳定的泛用型机器人，它既像高达那样能近身肉搏，又可像瑞秋那样会弹钢琴，应对复杂的工序和环境，使用各种人类工具，外观强壮又不吓人，一个答案躺在眼前：多足机器人。

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哦放错了，是这张。

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长有三只脚的机器人最早出现在克拉克 1972 年的《与拉玛相会》里。作为外星来客，它们从天而降，克拉克如此描写它们的形态和运动方式：

> 十米外有一个细长的三脚架支承着一个像篮球大小的身体，身上有三只大而无表情的眼睛，很明显它有 360°的视角。每只眼睛下面都拖着一条鞭状的触须。那东西并不比人高，脆弱的体形也不像有危险性……它动得极快，以一种不寻常的旋转动作，使得人的眼睛和心理都难以追随。这家伙轮流将一只脚做支点来转动整个身体……它的速度很难估计，但每小时至少也有三十千米。

科学家把它们剖开，发现它们类似于机械和生物结合的 cyborg。这种章鱼形象成为无数科幻片的参照，2005 年汤姆克鲁斯主演的《世界大战》中，一种巨大三足怪物横行地球，看似是巨大化八爪鱼，其实是能发射射线的纯机械。

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渐渐地，三足变成四足。在《攻壳机动队》里，塔奇克马作为泛用型城市近战武器，优点不言而喻。四足机器人在复杂地形中如履平地，突入废弃仓库，在水渠纵横的立体空间里爬上爬下。塔奇克马仿蜘蛛设计，初代肢体末端是滚轮，第二代升级版变成钢爪，抓地性更牢，两只前足则搭载机枪、绳索、钩爪等使用工具，背后的圆筒可以载人，闲时还能出门遛遛孩子。

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四足的塔奇克马一经问世，又成为无数科幻经典的参考。电影版《攻壳机动队》里，维塔工作室设计的艺伎机器人充分参考这种形态，一旦遭遇攻击，身体由颈部 90°后折，四肢改变角度，形态接近蜘蛛，外观甚是恐怖，但极度灵活，枪林弹雨中，还能拖着人质躲过少佐第一波攻击。

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贰瓶勉的赛博朋克漫画《Blame！》中，被硅基生物主宰的宇宙空间，也出现了大量这种四肢爬行的人型机械，成群结队，所到之处有如蝗虫过境。

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《黑客帝国》中，Matrix 帝国制造的机器是多爪的巨乌贼。电影的设计者曾说，昆虫是最合理的生物形态，所以尼奥进入帝国首都时，面对的是一群爬来爬去的机器。

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稍稍回顾进化史，地球上最长寿的生物始终是虫子，其独特的身体结构支持着它们在地球上存活了近亿年之久，是高度适应地球环境的产物。昆虫状的多足机器人可以跪下、站起、跨越障碍、攀爬、跳跃、抓取，虽然没有轮子跑得快，但弥补了轮式、履带式机器人无法进出垂直空间的缺陷，以及球形机器人无法复杂操作的遗憾，又有二足机器人无法比拟的稳定重心，在复杂空间、灵巧度上，综合性能最为出色。

我怀疑，就连 Space dandy 里的吸尘器 QT，也比多数强大的双足机器人泛用性更广。QT 能手脚并用地快速穿过巨型垃圾填埋场，擎天柱在这里，只能绊跟头。

不过，多足机器人，就是机械进化链的终结了吗？

### 对不起，关节炎又犯了

“多足机器人的困境，也许才刚刚开始。”Google 放弃收购波士顿动力时，给出了这样的理由，无疑给可爱的塔奇克马来了当头一棒。机器人是个构成十分复杂的智能体，组成部分包括动力模块、执行机构、传感部分等很多方面，其中最要命的，是关节。

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关节是机器人的阿喀琉斯之踵。虽然有着很高的自由度，几乎适合任何轨迹或角度的工作，但目前机械关节多使用液压元件，编程和计算机模拟过程的时间耗费长，易损耗。就算单说机械结构，机器人的关节也承受着大多数能量冲击，比起人类，他们更容易患上关节炎。

把桌上的塔奇克马手办反过来数一下，几条腿上至少 10 处球形关节，大战一场，其损耗度和脆弱性可想而知。

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当然，机械关节除了球形，还有轴型。轴承可以替代球状关节，但轴承除了有旋转死角，还更易松动。迪士尼动画片《星银岛》里，赛博格老爹 Silva 就是吃了轴状关节的亏，关键时刻螺丝松动，腿病发作。这种机器的运行体验，就像刚买 3 天的任天堂 3DS 游戏机：老板，松轴了啊，换一台。

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关节损耗不解决，高级 AI 塔奇克马的晚年，很可能像原作一样，调去建筑工地搬砖，或者在医院楼顶晒床单。反观科幻史上寥寥无几的非生物型机器人，倒是一个比一个活得长久。HAL9000 瞪着无辜的圆眼睛，熬过千年时光，TARS 优雅如同快银，坏了擦擦重启还能用，Samantha 甜美的声线将你包裹，而她根本没有实体，灵魂在网络中永生。

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这些“机器人”多半只能专用而不是泛用，但在形态上却给出了很多启发。现实中，世界各地的尖端机器人研发团队如 CMU、MIT，都存在着大量怎么看都不像生物的东西。

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形态计算研究表明，具备强大计算能力的身体表现出高度灵活的动力学。在大多数传统的机器人设计中，比如 Asimo 和 Atlas，这些属性被刻意压制为通过建模控制的机械动力。

有些业内人士认为，软体机器人比刚性机器人拥有更强大的能力，不亚于液态金属。一旦摆脱刚性的机体，许多机器人都可通过“生物如何利用身体完成基本动作”的思考制造出来，比如欧盟项目 ODTOPUS 中的被动硅胶手臂（灵感来自于章鱼，可以用于进行复杂的计算任务），再如《超能陆战队》里的软胖又万能的大白(●—●)

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目前，这种设计思路被称为“形态计算”，它建议，某些机械部件的控制（例如行走或抓取），完全可以外包给身体，因为这些功能已经“编码”在身体中。把身体看作是可以利用的计算资源，使任务变得更容易，机器人被公认为缺点的复杂性，变成了强大的优质。

“他们不用造船，他们自己就是船。”克拉克如此描绘高等智慧。美国航空航天局的无尺寸限制结构机器人 Super Ball Bot，已经用于行星探测，他们随时可以自我组装、拆解甚至毁灭。机器人仿生，也许本来就是错误的路。

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话说回来，人类虽然弱鸡，但是自然进化千万年已经非常合理，而人类的造物，成长之路还很漫长。在研究机械形态进化的道路上，理解我们的缺点，会让我们更理解自己的了不起。