计算机与世界
时代的春意和哲学的新意
乔天庆、陶笑眉著
武汉出版社
著作连载 6 (2003.02公布于熵信息复杂性网站)（图略）
二、机器人、人工智能、电子人
——人和机器的界分
1风情万种的机器人
A机器人配偶
１９９６年，两度离婚的三十八岁女科学家菲利斯·里锡参加了一项由私人赞助的机器人研究计划，当计划完成时，她宣布与这个机器人ＴＭ结婚。她说：“我终于 找到了一个梦想中的完美男人。虽然他不是真人，而是一个栩栩如生的机器人。”ＴＭ的脑袋是一个最新式的电脑，整个身体皮肤用仿生肌肉造成，所以手脚和皮肤表面都有真皮质感 ，皮肤表面像人类的皮肤一样柔和与温暖，最让人羡慕的是他永葆青春，可保持容貌、体态 ２５年不变。菲利斯·里锡最欣赏机器人丈夫的绝对服从和对她体贴入微，日常家务事做得 妥妥当当，还懂得拥抱她，并且很有耐心，是她最忠实的侍从，也是她心目中的标准丈夫。
美国科学家弗拉纳历时12年研制成功一台美丽绝伦的机器美人“莎拉21”。它身材完美，与真人一样有充满弹性的皮肤，但是没有头部。原来是备受婚姻折磨的弗拉纳讨厌和女人无穷 无尽的争吵，他故意不给它安装脑袋。弗拉纳说，“婚姻失败使我明白了一个道理，所有的 婚姻问题都是从争吵开始，继而发展为肢体冲突，所以我决定不给它安装脑袋和双臂，这样 她就不能违背主人的意志，即使生气也无法动手。莎拉21身材灵活，能坐、会弯腰，还会摆 出各种撩人的姿势。弗拉德还说，她的脖子里有一台电脑，如果有人接触她，她会有反应。
中国的离婚率现在的平均值是１１％，京、沪高达２５％以上，法国作家莫泊桑说，即使是夫妻，在每个人的道德深处“既然是两个人，便在灵魂里，在思想的根底里，永远也不能合一。”这种道德深处的潜意识在人们越来越多地追逐个人价值的年代里，必然产生更多的不和谐、不理解、不包容。虚拟情人，机器人会增加独身人吗？“克隆”技术引起了世界上广 泛的伦理争论，越来越多的独身人又会带来哪些社会问题呢？
B机器人动脑手术
我国田增民教授运用脑外科手术机器人系统在海军总医院成功地为72位患者施行手术，成功率为100%。2000年5月22日，国家“863”项目鉴定认为该技术处于世界领先水平。
医生用鼠标操纵着电脑，指挥机器人对5位患脑肿瘤和脑囊肿的患者施行手术。头部贴 着4个 精巧标志的患者走进手术室，手术程序如流水作业依次展开。1.定靶：助手把病人的 CT图 像通过扫描仪输入计算机，屏幕上显示出患者病灶的三维图像；2.定标：田教授在计算机上 模拟操作，锁定病灶，制订手术方案，设定手术空间，实现与机器人模拟空间吻合；3.实施 手术：计算机“指挥”机器人的智能机械臂搜索目标，对准靶点处的脑部肿瘤，随即，智能 机 械臂将它“拿”着的穿刺针扎入病人脑内，直达病灶。医生用注射器抽出囊液，或者注入治 疗 所需药液，手术即告完成。手术时间最短的仅需20分钟，复杂的也不超过40分钟。手术中的 病人头部并不使用特殊固定的器械，头脑一直处于清醒状态，病人还不时与医生交流。第一 个上手术台的患者患左顶胶质瘤，瘤体压迫神经，右腿、右手瘫痪，下手术台时，右手已能 微微抬起，右腿也能轻微活动。另外一名患颞叶囊肿的患者没想到手术几乎无痛苦，从手术 台上下来后，拿着引流袋一个劲地感谢田大夫。
田大夫说，应用中国机器人施行脑手术成功率达100%。其标志是：1.病人安全；2.手术后无并发症；3.治疗有效。用中国机器人施行脑手术，创伤极小，手术时间短。神经外科传统手 术，对脑部肿瘤、囊肿摘除，必须开颅，对病人造成的痛苦极大，而且效果也不尽理想。而采用中国机器人主刀，只需在脑部钻绿豆大一个小洞。传统开颅手术一般需4～5个小时，而用中国机器人手术只需30分钟左右。手术采取多维立体定位，精度高，病人安全。手术适应 包括各种良性的和恶性的血肿、脓肿、囊肿、颅内异物、脑积水、脑内病变活检等多 种病症。 而且这种手术成本低廉，现在一个脑手术仅住院3～5天，花费8000元左右，传统脑手术一例需花费2万元左右，用中国机器人手术花费仅是传统脑手术的1/2至1/3。借助机器人的“ 智 慧”和“劳力”，主刀医生的操作变得简单，紧张度、劳动强度也大大减轻。而另一方面， 对医生的科技素质，尤其是计算机水平的要求却提高了。手术中，计算机实时控制，医生倒也 不能有半点马虎，因为任何一种计算机、机器人都是靠人操作的，医生仍然是机器人的主宰 。1997年8月，中国医用机器人作为国家“863”高科技项目正式立项以后，海军总医院的第 二 军医大学教授、北京航空航天大学机器人研究所教授和清华大学计算机图形图像中心教授参与了研制，
医生应用中国机器人施行脑手术，开创了中国在医学外科领域应用机器人的先例，有极其美 好和广阔的前景。
C不用螺旋桨的船（机器鱼）
鱼类仅靠扭动身体，便能在水中悠闲地游来游去，而人类制造的轮船则不得不依靠螺旋桨才 能前进。能不能尝试着用另一种方法，让轮船像鱼一样在水中忽东忽西、自由自在呢？在北 京航空航天大学机器人研究所，一条长0．8米的机器鱼（Robofish）在一项全新的仿生学波 动研究成果推进下，顺利实现了不用螺旋桨的设想。
鱼体是一个平面6关节机构（6节鱼身），包括鱼头和鱼尾两部分。鱼头是利用玻璃钢制作的 、仿鲨鱼外形的壳体。整个鱼的动力电池、控制接收部分都放在鱼头里。6个伺服电机使鱼 尾产生的摆动扭转而形成一个推动器。这种机器鱼与日本推出的宠物机器鱼并不相同，宠物 机器鱼依靠的是内部置有太阳能电池并以马达作为推进器。
据该项目的设计者与主持人梁建宏介绍，机器鱼重800克，在水中最大速度为每秒0．6米， 能耗效率为70％至90％，控制上采取的是计算机遥控的方式。在各种演示游动的场合中，机 器鱼以其逼真的游动形态，吸引了很多人前来围观，许多人都误以为这是一条真鱼。
日前该研究小组正在抓紧研究如何使机器鱼更具智能化，以便让多条机器鱼组成群体进行自 我协调游动，时而像大雁一样排成“一”字形，时而排成“人”字形，预计2001年2月可以 见到成果。这种能畅游在水中的机器鱼，将被广泛应用于海洋资源勘探、执行军事任务和帮 助维护海上石油设施等领域，在军事和民用方面都有着广泛的应用前景。
军事方面，用这种方式作为动力的微型潜艇将会轻而易举地躲过声纳的探测和鱼雷的袭击， 出其不意地攻击对方舰艇、基地；民用方面，可以用来进行海底勘探及海洋救生等方面。这 种由螺旋桨到仿生推进的变革，其意义不亚于飞机进入喷气时代。
近年来，在西方发达国家，特别是西方军界纷纷对微小型鱼类的仿生机器人技术的研究开发 给予了越来越多的重视，海洋动物的这种推进方式具有高效率、低噪声、高速度、高机动性 等优点，成为人们研制新型高速、低噪音、机动灵活的柔体潜水器模仿的对象。比较突出的 实验装置有美国麻省理工学院的“机器金枪鱼”和日本的“鱼形机器人”，而我国在机器鱼 的波动推进实验技术方面已经形成了自己的特色。
D机器宠物狗
日本索尼公司展示了高度智能化的新一代机器宠物狗。据索尼公司研发人员说，这种机器狗 可以和人“亲密相处”。这种名为“ERS－210”是前一代名为“AIBO”机器狗的后继产品。 它增加了许多新特性，会摇尾巴和耳朵，并能避开障碍物。它的鼻子里安装了摄像头，这样 它能够更好地根据主人的情绪选择表达高兴或者生气的时机。
“AIBO”为25万日元，但在20分钟内就售出了3000个。“ERS－210”的价格依然不菲，为 15万日元（合计1400美元）。 “ERS－210”将于2000年１１月份出现在日本市场。
E同世界级象棋大师比赛的“深蓝”型计算机
最新的同世界级象棋大师比赛的“深蓝”计算机可以在3分钟内对500亿步棋进行分析并作出 选择。
“深蓝”计算机设在纽约约克敦海茨的沃森研究中心，它通过互联网络向设在192千米之外 的 费城对弈现场的一台RISC系统的6000计算机发出行棋指令。“深蓝”计算机利用计算速度和 通过对棋局的分析下棋，而不是通过模仿人脑来进行下棋的。
“深蓝”程序中带有一个收集了20世纪各位著名国际象棋大师所下的数千个棋局的数据库。 要 使计算机具备这一能力，“深蓝”的程序设计者们必须克服人工智能领域的一个关键问题： 在 组合剧增的情况下进行全盘搜索。棋手每走一步约有30步不同的走法。那么，要看到15步之 远，计算机必须算遍3015种不同走棋过程，并从中作出选择。计算机必须仔细考察这个30杈 的树形图，计算每种可能的走法，把分数付给树形图的每个端点，分数越高局面越好。然后 把分数回送到起始局面。得分最高的树杈对应着计算机的走法。而得分最低的树杈则对应对 手的走法，程序确定了一步“好”棋后，一旦算出其他着法会导致较差的局面，就终止考虑 这一着法。
F各式各样的机器人
我国哈尔滨工程大学研制成功一种“智能地毯”，若有不速之客踩在它的上面，它能立即 通知警卫人员，它甚至还能自动拨电话报警，并记录下非法入侵者的面貌，以帮助警察缉拿 。
美国航空航天局的科学家研制出世界上第一个有一个大拇指和四个其他手指头的机器人。主 要目的是让它在“国际宇航空间站”工作，完成由于某种原因宇航员不便和不能完成的工作 。这个机器人和真人很相像，有头颅、躯干，两只臂膀和眼睛，不过它只有一条腿。
日本东京大学的研究人员正在建造世界上第一个机器人病房。病房的关键是一张智能床。它 有221个小型压力传感器，电脑通过传感器的信号控制床位的翻动让病人处于适当的位置， 减少了病人患褥疮的可能，防止伤口受到重压。在房间的地板上也放置了压力传感器，用以 跟踪从床上下来的病人。当一个病人在床上长期不动时，也会发出警报。智能床还有一排监 视病人健康状况的传感器。在床的上方有5台摄像机，用以了解他的各种情况，如心跳记录 等。病人的孩子也能够通过互联网得到父母床上活动情况的有关数据和详细的生命体征。
美国麻省理工学院研制出能按照指令，以受控方式释放药物和试剂的微型芯片。带有药物的 芯片植入人体或吞入体内就能在预定时间准确释放药物和检测计量。日本目前有100多家中 药店采用电脑诊断疾病。俄罗斯科学家研制的针刺电脑能准确
地针刺人体的36个穴位以治疗 高血压患者。英国研制的助听电脑能帮助耳聋患者清晰地听到对方的声音，还可以加深患者 对唇音信息的理解，以帮助使用者从对话中了解对方的哀乐和疑问。意大利一个研究小组研 制出能在不到30厘米的缝隙内进行作业的微型机器人。
前不久，一个机器人在南极洲逗留了一个星期以寻找陨石。南极洲气温环境与不少外星球大 同小异。这是为飞向星球作准备。
网络汽车预计在四年内就能上路。登上智能公路的网络汽车将不用人驾驶，人在车上照样可 以办公。
我国湖南研制的数字指纹识别系统对指纹图像进行技术处理，在保留2个活性指纹的条件下 ，身份证的误识率低于百万分之一。它能广泛用于金融、证券、公安、电子商务等领域，也 能用于家庭的智能门卫。
法国巴黎东南部一家医院主治医生说，该院一位病人在手术中，由机器人成功地摘除患了癌 症的前列腺。一名外科医生坐在几米外的一张控制椅中，指挥机器人进行手术。这次成功为 更多的远程治疗带来了希望。
美国科南佛罗里达大学的斯图亚特-威尔金森宣布他们发明出了一种依靠肉食产生能量的机 器人。
据《新科学家》上刊登的一篇文章说，这个能够“咀嚼”的机器人叫做gastrobot，它是一 个 有12个轮子的机器人，外形酷似列车，它能够利用细菌分解食物，并将之转化为电能。威尔 金森称，这个机器人的装置能够释放出酶，用以分解碳水化合物，并由此产生能量。他还说 ，这个机器人的最佳食物就是肉类，而蔬菜的营养成分则太低了。
威尔金森在解释他的这项发明时说，将食物转化为电能并不是第一次应用，他只是发明了一 个足够小的装置，使之能放进机器人的体内。比起西格兰大学发明的一种也以食物为能量的 机器人来，威尔金森的机器人的食谱可谓精致得多，因为那种机器人竟靠吃鼻涕虫产生能量 。据《新科学家》杂志说，威尔金森的机器人现在“吃”的是糖块，但它可能首先会被用作 割草机，靠“吃”割下来的草产生能量。
Muzi.日本第一位机械女招待正式上班，向世人展示日本在机械人开发及应用方面的非凡成 就。
英国《每日电讯报》报道，这个名叫“妹妹”的机械人是由日本东北大学研制的。她在东京 附 近的川崎市一间餐馆工作，暂时仅负责引领客人入座，为他们端茶水和餐牌。目前研究人员 仍在开发一部能够利用语音识别系统接受客人 点菜和为他们上菜及酒水的“妹妹”。
虽然这部机械女招待的服务技能仅此而已，但“她”能够在人来人往的店堂内安全自如地“ 走动”，遇到障碍物时 能够自行判断，选择停止、绕行或和请对方让开的动作。
“妹妹”身体呈圆桶形，外穿一件粉红色的和服，依靠六个轮子行走，向客人讲话时会发出 尖 细的少女声音。如果有人试图触摸她的活动部分，“妹妹”就会出声警告，一旦被人“毛手 毛脚”，“她”甚至会作出不安的表情和高声向店主求助。
机器人世界杯赛（Robocup）是世界上规模和影响最大的机器人比赛。第一届机器人世界杯 赛于1997年在日本名古屋举行，此后每年举行一次比赛。2001年的比赛于8月2日至10日在美 国西雅图举行，来自23个国家和地区的111支队伍参加了比赛，清华大学和中国科学技术大 学也派出代表队参赛。本届比赛分为仿真组、小型组、中型组和有腿组四大类。
仿真组比赛历来是机器人世界杯赛里规模最大、争夺最激烈的项目。比赛场地长1.5米，宽1 .3米，每队有11名机器人队员。这些边长不超过7.5厘米的“参赛队员”比魔方大不了 多少，停在场上时就像一块块傻乎乎的石头。可一旦比赛开始，它们立即灵动起来，像溜冰 一样在场上横冲直撞，疯狂地追逐着一个橘红色的高尔夫球。仿真组的比赛规则与人类的足 球比赛规则相似，也有点球、任意球和角球等，下半场结束时若为平局，则有3分钟的延长 赛，也实行“突然死亡法”和点球大战。只是因电池容量有限，每半场为5分钟，中间休息1 0分钟。有趣的是，不时有“参赛队员”将球攻入自家大门，让场外球迷哭笑不得。
在机器人世界杯赛中，不允许人类介入控制，机器人球队全凭事先编好的合作协调策 略程序进行拼杀。谁能取胜，不但取决于机器人的硬件水平，还取决于应付环境变化及协调 合作的人工智能技术水平。
别看参赛队的专家站在场外袖手旁观，其实真正的较量是在他们中间。要让机器人踢 足球，至少包含了几大关键技术：要机器人看得准所需的机器视觉传感技术，机器人相互联 络沟通所需的无线电通信技术，开发比赛策略所需的仿真技术，模仿人类行为决策的智能控 制技术等等。专家介绍，机器人足球系统在许多领域有着广泛的应用前景。如未来战争中无 人驾驶飞机群的编队控制及攻防对抗，以及太空探索、搜寻营救行动等等。
据2000年的一则报道，在一次展览会中，泰国学生展出了他们精心研制的全球第一种可以经 过互联网控制的武装机器人。泰国科技中心的助理教授说，除了在机器人的前端装置了镜头 和热能探测器来捕捉侵略者的踪影以外，最特别的就是机器人可以与电脑联系在一起，操纵 者可以透过互联网的功能，在世界各地任何一个地方，向机器人发放攻击的信号，向侵略者 进行攻势。
这名副教授相信，日后的机器人发展也会与电脑网络有关。说不定在未来的日子里，在战场 上的勇士将会由机械人们所取代。一种新技术给人们的日常生活带来的潜在利益将不得不屈 从于那些给研究这种技术提供大部分经费的美国军方的需要，这种情况已经不是第一次出现 了。
美国只需再花几年时间就可以研制出能够轰炸远距离目标的无人驾驶飞机的原型机。《简氏 防务周刊》主编克利夫·比尔认为，到2020年，这种飞机将完全由机器人操纵。他说：“它 们也许可以看出某个目标已经遭到破坏并飞到另一个目标上空，或者能够在遭遇攻击的时候 采取规避动作。”在地面战场上，人们可以把智能机器人组成的小分队派遣到战区，首先用 于侦察然后投入战斗。比尔认为，第一代此类机器人可以在10到15年的时间里投入使用。
五角大楼下属的国防部高级研究计划局战术机动机器人研究计划的负责人约翰·布利奇中校 说，战术机动机器人计划是高级研究计划局高级机器人研究的焦点课题。布利奇说：“我们 已经拥有一批用来检查可疑装置的排弹机器人。但它们实在太大也太笨重了。我们之所以还 没有推广使用机器人，是因为它们仍然缺乏独立执行任务的能力。”
麻省理工学院人工智能实验室负责人罗德尼·布鲁克斯掌握了关于开发小型自动机器人的各 种知识。布鲁克斯在澳大利亚长大，澳洲人特有的看待问题的方法使他摒弃研制具有人的特 点的机器人的思路，回到进化基本特点，研制类似于昆虫的机器人。
他并不想谎称自己研制的这些只有几磅重的“机器昆虫”具有任何推理能力，但是这些机器 昆虫确实具有在现实世界中活动的能力（虽然速度只有每小时2英里）。借助于一个简单的 机械神经回馈网络和100多个传感器，它们可以从头学习如何协调6条腿，从而可以在现实世 界中活动。智能可以通过使大批机器昆虫为实现某一个目标同时工作而发挥作用。丹尼·希 利斯当年是麻省理工学院传奇式人物，他研制了世界上第一台大规模并行处理计算机，这台 计算机的6.4万个处理器可以协调工作。像希利斯研制的计算机的64000个处理器一样，单独 的机器昆虫都像蚂蚁一样笨拙。这种情况与蚁群表现出来的令人吃惊的复杂行为十分相似 。
使用了 “层创进化行为”（整体的能力大于各个部分简单集合的能力）解决了这种从基础 做起的新设计方法。这种设计方法没有采用功能齐全的中央控制系统，没有戴着红帽子、穿 着背带裤的蚂蚁指挥其他蚂蚁应该在哪里建造以及如何建造蚁巢。蚁巢的建成是“群体思维 ”的结果。他的公司最大的客户是五角大楼。其中一项命名为“取物”的研究内容是让机器 人 拾起弹药。这个公司总经理海伦·格雷纳解释说：“我们有一个可以并行执行任务的机器人 群体，看上去好像采用某种中央控制，但事实上这种控制并不存在。与蚂蚁爬出蚁巢寻找食 物一样，这些小机器人也可以‘爬’出去寻找弹药。”
英国《焦点》杂志文章说：10年以后，成群结队的智能机器昆虫将取代军人在前线作战。格 雷纳估计这些机器昆虫将在两年内投入使用。
同时投入使用的还有该公司研制的另一种机器人——都市机器人。她说：“军方对这种机器 人非常感兴趣，因为它的机动性和强度比现有的其他任何种类的机器人都要好得多。我们把 它从两层楼的高度扔下来，它仍然能够运转。这种机器人会爬楼梯，而且能够适应崎岖不平 的复杂地形。”
这种都市机器人（长60厘米，高15厘米）既可以单独行动也可以群体活动。因为它具有比人 更强的抵御恶劣条件的能力，所以可以把它作为侦察兵派遣到危险地带，侦察敌情或者探测 生化武器。
喷气推进实验所的研究人员也在很大程度上从布鲁克斯的方法中获得了灵感。事实上，1997 年在崎岖的火星表面上爬行了3个月的机器人索杰纳就是模仿布鲁克斯研制的具有昆虫特点 的机器人阿蒂拉。现在，喷气推进实验所的新千年计划正在研究向火星派遣一系列小型太空 飞船而不是一艘大型飞船的设想，这些小型太空飞船会像蜜蜂一样，作为一个综合功能网络 发挥作用。
因为太空机器人和这种机器人的要求十分相似，因此五角大楼下设的国防高级研究计划局与 喷气推进实验所有着特别紧密的工作联系。布利奇中校说：“美国航天局积极致力于将航天 器小型化（以便保持较低的发射费用），并使它们具有自主行动的能力，因为火星与地球之 间存在着时滞，所以无法通过无线遥控手段操纵机器人。”
他已经为喷气推进实验所提供资金制造一些小型的自行装置（高度在40厘米以下），这些小 型自行装置可以放在士兵的背包里。当需要使用时，可以将它们抛过栅栏或者扔到房子里侦 察地形和敌情，并在发现敌人的时候发回报告。它们还可以跟着主人一起“奔跑”，扮演先 头侦察兵的角色。
英国雷丁大学负责控制论研究的凯文·沃里克教授对这种发展状况感到担心。他说：“人们 设计战斗机的目的并不是让它作环球旅行并且跟每一个人打招呼，而是参加真枪实弹的战斗 并杀死敌人。所以，如果战斗机有学习和适应能力并且能够自己决定在何时、何地、向什么 人发起进攻，那将是非常危险的。”
委托网络生活公司为美国国防部进行研究的西蒙·汉考克博士则认为，这种情况在几十年内 不会成为现实。“网络生活公司向我们证明了这种情况有可能实现，但是从政治角度来说显 然还有很长一段路要走。你不可能让这些有自主思维的东西失去控制，随便攻击人类。”
与五角大楼的布利奇中校一样，汉考克也希望看到无人驾驶飞行器只在由飞行员操纵的飞机 的侧翼起防御作用，这些机器人专家确实对于让智能机器代替人作战感到恐惧。比尔说：“ 这是把生杀大权交给机器而迈出的重要一步。”布利奇说：“我也对此感到担心。你看过电 影《终结果续集》吗？我认为这个问题非常值得注意。但是我认为机器人永远不会具备人在 直觉、精神和道德方面的认知能力。至于区分什么是威胁、什么不是威胁，要靠直觉来判断 ；我们不应当依靠机器人来判断威胁。如果我们只愿意派出机器人支援我们的盟友，向他们 传达的是怎样的信息呢？派遣机器人与派遣人表达的是同等程度的承诺吗？”
2000年底，中国第一台人型机器人亮相，它身高1.4米，重20公斤，具有与人一样的身躯、 脖子、头部、眼睛、双臂及两足等人类外观特征，可以在小偏差、不确定环境中行走，如前 进，后退，左右侧行，左右转弯和手臂前后摆动，并具备了一定的语言能力。
德国研制出只有针头大小、人的眼睛几乎无法看到的超微型机器人。这种机器人可以放入医 生给病人循环系统注射的一种溶液中，进入人的血管中游弋，为病人有缺损的细胞进行修补 。这种被称为“人体内的救命潜艇”的新装置，将可在人体内到处航行，把药物准确送到每 个需要治疗的器官部位，此外，“潜艇”上的小锉刀还可以粉碎结石，帮助将结石排出体外 。