半機械人

　　1簡介

　　人類和智能機械結(jié)合在一起，兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點，成為半機器人（Cyborg），這已經(jīng)是現(xiàn)代科技發(fā)展的目標之一。日本科技發(fā)明“機器服（robotsuit）”——HAL（HybridAssistiveLimb，混合輔助肢體）終于在2008年10月開始進入量產(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)療護理、福利機構(gòu)，由此“半機械人”將大量步入尋常生活。

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

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

　　在某種意義上來說，半機器人不是新概念，因為人類在一直在通過工程性產(chǎn)品來改善自身。例如，一個裝有木腿的退伍軍人，或者一個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器人。

　　科學家預言，在21世紀，很有可能在人腦中加入人工智能成分，以此來增加它的性能，如更高的記憶，更快的計算速度等等。甚至有可能通過基因工程技術(shù)來改變?nèi)祟惖腄NA，并且以此來改變?nèi)祟惖耐獗砗托袨?。人類可能會擁有可以生長、繁殖、分化、可移動、自我裝配、自我測試、自我修復等的人工細胞，生物學和技術(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年時間里，美國國防部高級研究計劃署“革命性假肢”計劃改造了多款世界上最先進的假肢，比如DEKA公司研制的機械手臂。

　　神經(jīng)控制假肢

　　心靈控制

　　利用計算機作為一種中間感應媒介，未來部隊之間的遠距離交流根本不需要說話。2009年，美國國防部高級研究計劃署啟動了一項“無聲通話”計劃。該計劃首先利用腦電圖掃描器讀取大腦信號，然后再對這些信號進行解碼，從而建立起一個腦電波字典。

　　老鼠警犬

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

　　機器人外骨骼

　　可穿戴的機器人服裝將能夠幫助部隊提高戰(zhàn)斗力和忍耐力。美國雷神公司研制的“RaytheonSarcos”模型擁有爪狀手部。美國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。

　　猴子機器人心靈感應

　　未來，士兵之間可以通過心靈感應進行交流。他們還可以通過一種大腦-計算機交互界面控制武器，而不是通過按鈕或板機。實驗室人造血液

　　大量的人造萬能血液將能夠應用于外傷治療中，以解決血庫不足的問題。在美國國防部高級研究計劃署的資助下，美國生物技術(shù)公司Arteriocyte公司利用臍帶的造血細胞制造出首批人造血液。

　　大腦植入器

　　事實上，并不是只有現(xiàn)役部隊才使用電子人技術(shù)。從伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上下來的部隊中，有10%到20%的人大腦都曾受過外傷。將來，他們將有可能會接受腦植入手術(shù)，以修復他們受損的大腦。

　　遠程控制飛蟲

　　遠程控制的甲蟲、蜜蜂等正在被計劃應用于軍事用途。在美國國防部的支持下，一些科學家們正在利用飛蛾進行試驗。此前，佐治亞理工學院的科學家已經(jīng)弄清楚如何使它們活更長時間。

　　人造皮膚

　　人造皮膚的敏感度足以探測到蝴蝶的輕微碰觸，它們均使用了柔韌、細膩的橡膠、納米線以及電極等。這種人造皮膚應用于電子人上，可以有兩種用途：即超敏感人類假肢，或是機器人手臂等。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。[3]

　　3實例

　　首例成品

　　世界首個政府承認的半機械人尼爾·哈爾比森

　　世界唯一政府承認半機械人

　　2002年3月14日，英國雷丁大學控制論教授沃里克，在牛津的拉德克利夫醫(yī)院接受了一次手術(shù)。外科醫(yī)生用了兩小時的時間，將一枚邊長為3毫米的硅制芯片植入了沃里克左肘的皮膚下，芯片上100個頭發(fā)絲粗細的電極與他手臂主神經(jīng)相連，以接收神經(jīng)沖動信號。他拿自己做實驗有一個嚴肅的目標，那就是幫助因脊髓受傷等原因而癱瘓的病人。他希望能通過對神經(jīng)信號的研究，最終讓這些病人通過遠程控制恢復部分自身行動能力。[4]

　　沃里克說，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，他的試驗進入了下一個重要階段：將體內(nèi)的芯片與體外的一個信號收發(fā)裝置相連，由這個裝置將收集到的神經(jīng)信號以無線電波的形式發(fā)送給異地的計算機。

　　沃里克解釋說，例如，當他想移動一個手指時，芯片就會接收到神經(jīng)信號，并把它們傳給電腦。然后，電腦再將信號傳回他的手臂神經(jīng)，看是否也能讓手指移動。據(jù)悉，類似的試驗以前只有美國科學家在貓和猴子的身上進行過，用于人體還是首次。按計劃，這次試驗將進行3個月。在接下來的過程中，研究人員將芯片、信號收發(fā)裝置和計算機把沃里克的神經(jīng)系統(tǒng)與他妻子伊雷娜的神經(jīng)系統(tǒng)相連，看沃里克移動手指所發(fā)出的神經(jīng)信號能否讓伊雷娜的手指也動起來。他們甚至打算給沃里克體內(nèi)芯片安上一個超聲波感應器，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

　　英國色盲男子尼爾·哈爾比森是世界上首個政府承認的半機械人，他能利用一個與頭部結(jié)合的攝像頭裝置“聽顏色”。哈爾比森是一個全色盲，只能看到黑與白的顏色，他腦部安裝的這個裝置能把顏色轉(zhuǎn)化為不同的音符，通過辨別不同音階的聲音他就能“看到”不同的顏色。上大學二年級的時候，哈爾比森上了一門關(guān)于感官延伸的人工智能課程。他說服老師為他制作了一個人工智能感官裝置。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，譬如說紅色是最低頻的聲音。哈爾比森表示，這個裝置完全改變了他對藝術(shù)的理解，因為在他的世界里，顏色和聲音是同樣的東西。2004年，哈爾比森得到英國身份管理部門的正式承認，認定該裝置是他身體的一部分。

　　4發(fā)展歷史

　　產(chǎn)業(yè)機器人時代始于20世紀70年代，自那時起，日本的機器人開發(fā)技術(shù)一直處在世界領先地位，今天，這一技術(shù)已經(jīng)達到了世界最高水平。本田技研工業(yè)株式會社于1996年開發(fā)成功的人型機器人（即雙足直立行走機器人）P2機及其后續(xù)機阿莫西機器人（2000年），引起了社會對機器人開發(fā)的普遍關(guān)注。1999年，由索尼公司開發(fā)的寵物機器人AIBO進入消費市場，從而在事實上開始形成了一個機器人市場。在2005年舉辦的愛知萬國博覽會上，有達70種機器人在會場上登臺亮相并進行各種操作。

　　5發(fā)展前景

　　所謂的生化電子人技術(shù)，不外是生物體機器人技術(shù)之一。利用生物體機器人技術(shù)開發(fā)成功的HAL，是一種可穿在身上的機器人，故被稱為機器人服裝，它是世界上首創(chuàng)的人機一體型系統(tǒng)[6]。HAL具有能按照人（即穿著者）的意志而動作的隨意制御功能，同時還具有機械性的自律制御功能，它使人的腦神經(jīng)和筋骨系統(tǒng)與機器人成為一個整體結(jié)構(gòu)，并作為人體的一部分發(fā)揮相應的功能。的身體是根據(jù)大腦向筋骨系統(tǒng)發(fā)出的運動指令而動作的，身體在動作的時候，會有微弱的生物電位信號溢出到皮膚的表面，HAL就是在測得皮膚表面的生物電位信號的同時，通過安在關(guān)節(jié)部位的動力裝置來發(fā)揮作用的。也就是說，人（即穿著者）的動作，如站立、坐下、行走、提重物等，都是由HAL所支持的。HAL形成一個外骨骼結(jié)構(gòu)，承載著機械體以及攜帶物等負荷，因此，穿著者幾乎感覺不到重量，還能夠提起平時所提不動的重物。

　　技術(shù)的進步擴展了人體功能，然而，人類是否會因技術(shù)的進步而舍棄自身進化呢？這是筆者常在深思的一個問題。但我們也可以這樣說，以先進的技術(shù)來補充人體功能，這正是HAL的開發(fā)意圖，正例如人類因為有了手機，便具有了隨時獲取遠方信息的能力。人類選擇了與技術(shù)共生存的道路，試圖以另一種形式來實現(xiàn)人類的自身進化。

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

　　無論技術(shù)的利用如何具有人性意識，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)是會遭到人類在心理上或生理上的拒絕和排斥的?？苹眯≌f中出現(xiàn)的生化電子人，也許可稱其為是人與機器的結(jié)合體，在這個意義上，HAL可以說也是對生化電子人技術(shù)的一個挑戰(zhàn)，它試圖通過人與技術(shù)的一體化以及互依共存來擴展人體功能。