機器人類【4】  你可以不像人


  機器人一定會持續朝兩極演化──人形機器人愈來愈像人,非人形機器人則愈來愈不像。


  嚴格說來,將robot譯成機器人或機械人並不妥當,因為難免會引起「人形機器」的錯覺。事實上「人」在此是指智慧生物,而不在於強調人形。正如外星人其實是「外星智慧生物」的簡稱,即使長得像章魚的ET,也能稱之為「八爪外星人」。同理,機器人像人固然理所當然,但只要具有足夠的智慧並且行動自如,就稱得上是(人工)智慧生物;哪怕沒有手、沒有腳甚至沒有頭,仍可視為廣義的機器人。

  因此為了有所區隔,最好將機器人劃分成「人形」與「非人形」兩大類型。且讓我們根據這個分類,先瀏覽一下既有的機器人品種。在機器人的發展上,應屬非人形機器人出現較早。例如四十幾年前,俗稱機械臂的「工業機器人」便開始在生產線上服役,尤其以日本汽車業的裝配線為最大宗。而最早製造工業機器人的公司,正是機器人學之父恩格柏格所創立的Unimation Inc.(請參見七月號本專欄)。到了一九八○年代,機械臂開始脫離地心引力,成為美國太空梭以及其後國際太空站不可或缺的配備(兩者皆為加拿大製造)。

  目前為止,工業機器人一定是「非人形」,但「非人形」卻不僅限於工業機器人。隨便舉個例子,美國iRobot公司出品的兩款機器人Roomba與Packbot(Urbie系列的新款式),前者專門取代家用吸塵器,後者則是軍警執勤的好幫手,兩者皆為相當實用的非人形機器人。而近年來最受歡迎的機械寵物──新力公司的AIBO(俗稱愛寶狗),當然也是極具實用價值的非人形機器人,只是在此「實用」必須做廣義解釋。

  人形機器人的發展則坎坷許多,原因不一而足。若用最簡單的方式解釋,就是人類這種「肉身機器」實在太過精密,遠非廿世紀的科技所能模仿。即便如此,過去幾十年來,仍有不少工程師盡可能以人體為藍本,打造出心目中理想的機器人,其中本田公司2000年底推出的ASIMO堪稱代表。就模仿人類的形體與行動而言,ASIMO已經讓全世界的專家嘆為觀止;可惜就實用價值來說,目前它仍處於及格邊緣。

  簡單瀏覽了一遍過去與現在的人形/非人形機器人,接著自然應該探討兩者在未來的發展趨勢。不過在此之前,我們必須做好準備工作,先提出一個「機器人兩極演化」的假說:人形機器人會愈來愈像人,非人形機器人則愈來愈不像。

  乍看之下這好像是廢話,其實大大不然。為了說服大家,我們當然要為這個假說找些佐證。然而「機器人未來的發展趨勢」顯然是個未來學的題目,而根據定義,未來學研究的都是尚未發生的事物,也就是說研究對象根本不存在。因此之故,我們必須轉移陣地,到別的領域去尋找有用的類比或啟示。

  例一:處於「恐怖平衡」狀態的物理系統,只要稍微受到干擾,便會出現不平衡的趨勢,而且會像滾雪球般愈來愈不平衡。例如一根豎立在桌面上的鉛筆,原本勉強處於平衡狀態,如果一陣風將它稍微吹偏一點,那枝鉛筆就注定會倒下來。

  例二:地球上最原始的生物都採用無性生殖,有性生殖是很久之後才演化出來的。不過幾乎所有的生物都僅僅演化出雌雄兩性,極少有「第三性」的出現。更重要的是,雄性生殖細胞(精子)一律演化得愈來愈小但愈來愈多,雌性生殖細胞(卵子)則恰恰相反,全部朝著愈來愈大卻愈來愈少的方向演化──這是兩極演化的一個標準範例。

  例三:在民主國家中,唯有兩黨政治具有穩定性,多黨政治一定導致動盪不安。而在兩黨政治形成的過程中,基於諸多原因,兩大黨的理念與信仰一定愈來愈兩極化。例如美國的民主黨堅持自由主義,共和黨則捍衛保守主義。

  上述三個例子源自三個完全不同的領域,但是對於「機器人兩極演化」都能提供有用的佐證。在機器人尚未夢想成真的年代,文學中的機器人多半人模人樣,非人形機器人則是少數。不過無論人形或非人形,都是紙上談兵而已;就真正的科技而言,兩者進度都等於零。等到終於有了製造機器人的能力,工程師立刻分成兩派:實事求是者開始製造非人形機器人,理想主義者卻對人形機器人無法忘情。而一旦出現兩種方向,差距逐漸拉大是再自然不過的事。

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  接下來,我們就該從上述的假說出發,探討人形/非人形機器人的未來發展趨勢。不過「人形機器人愈來愈像人」的論述比較複雜,因此最好先來討論「非人形機器人愈來愈不像人」的部分。

  且說一旦打破「人形迷思」,機器人的發展方向便海闊天空。針對不同的需求,工程師可以量身打造不同形體、不同功能的機器人,而且有時愈不像人反而愈有用。正如生物細胞必須經歷分化(或曰特化)的分工過程,才能在生物體內發揮特定的功能。

  非人形機器人既然五花八門,究竟有沒有什麼辦法理出頭緒呢?當然有,仿生學(bionics; biomimetics)就是一個很好的出發點。顧名思義,仿生學是研究如何模仿生物的形態或功能,再將結果應用於各種工程設計。目前為止,大多數非人形機器人都有仿生學的影子,不過仍有少數例外。因此對於非人形機器人,我們有個很自然的二分法:仿生與非仿生。

  歷史悠久的各種機械臂,其實就是一種「仿生非人形機器人」,模仿的對象當然是人類的手臂。除此之外,各種機械獸(如愛寶狗)、機械昆蟲、機械魚蝦蟹等,也全部屬於這個族群。至於「非仿生非人形機器人」這一族,上述的Roomba與Packbot都是現成的例子──由於特殊的功能取向,兩者並未模仿地球上任何一種生物。例如Roomba必須能鑽到床鋪底下,又得避免撞壞任何家具,因此圓盤造型乃是不二的選擇。

  隨著科技不斷進步,「仿生非人形機器人」無論模仿的是蟲魚鳥獸,都一定會在外形與功能上愈來愈像它模仿的生物,因此也就愈來愈不像人。這是它們注定的發展趨勢,一點都不難預測。然而「非仿生非人形機器人」則因為純粹是功能取向,欠缺模仿的對象,因此發展方向勢必相當發散。若想對這種發散的局勢稍有掌握,最好的辦法便是研究幾個極端案例。

非人形的極至之一:小到不能再小

  機器人的微型化始終是個熱門題目,因為在許多領域中,都有微型機器人「發揮所短」的機會。而隨著微機電(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System)與奈米科技的進展,無論是毫米機器人(millibot)、微米機器人(microbot)或奈米機器人(nanobot),進步皆為一日千里。

  在此必須強調,奈米機器人是指以奈米級元件製造的機器人,本身有可能超過一微米(一千奈米);而毫米機器人、微米機器人同樣採用類似的定義。正如自然界沒有比病毒更小的生物,由於物理上的極限,奈米機器人已經是小到不能再小的機器人。

  所有的微型機器人都有個共通點,就是謹守「團結力量大」的金科玉律,絕對不會單獨行動。因此,無論是毫米機器人打掃房間的死角,微米機器人撲殺室內的塵?,或是奈米機器人清除血管的阻塞,一律都是成群結隊地執行任務。至於微型機器人能夠「以量取勝」的前提,自然是大量生產與價格低廉這兩大特點。

非人形的極至之二:大到不能再大

  巨型的人形機器人只是日本「空想科學」的產物,就科技而言絕對不切實際。(有興趣的讀者,可參考《空想科學讀本》的中譯本。)然而在某些特殊場合,巨型的非人形機器人卻是實際可行的方案。舉例而言,電影【2001太空漫遊】(2001:A Space Odyssey,1968)中的「發現號」太空船便很接近非人形機器人,它的大腦正是史上最有名的虛構電腦HAL9000。而在現實世界,當今各種無人太空船(例如精神號、機會號、卡西尼號)皆已粗具非人形機器人的種種特點,隨著人工智慧與自動控制逐年精進,它們的後裔遲早會超越電影中的「發現號」。

  既然太空船能演變成巨型非人形機器人,那麼地球上的交通工具又有何不可?換句話說,各式各樣的飛機、船舶、車輛,應該也都會朝非人形機器人的方向演進。這個趨勢相當明顯,例如巨型客機早就能自動飛行(但不包括起降),又如美國空軍正在積極研發無人戰機;而目前汽車已能結合「全球定位系統」,下一步當然是搭配「智慧型道路」,讓汽車能夠完全自動駕駛。

  既然交通工具能演變成非人形機器人,那麼建築物又有何不可?從這個角度出發,將自動化科技應用於建築物各個角落,這種智慧型建築便無異於不會走動的巨型機器人。換個角度來說,這類機器人會隨時調節體內的溫度、溼度、亮度,並且絕對掌控對外的各種管道,好讓裡面的人類住得舒舒服服、安安全全。

  另一個類似的例子,是將自動化科技應用於土木工程,讓一座高樓大廈自己幫自己一層層蓋起來。於是整座大廈可視為一具會成長的巨型機器人,人類只要負責「餵食」即可。隨著高樓營建技術愈來愈自動化,「土木機器人」夢想成真只是時間問題而已。

  由於在可見的未來,科幻電影中的「太空城」、「人造星球」等龐然大物還不會出現,交通工具與建築物仍將是最大的人造物,因而正是非人形機器人體積的上限。

非人形的極至之三:從有形到無形

  非人形機器人的各種可能性,除了縮小、放大與變形之外,其實還有另一個自由度,那就是從實體空間轉移至虛擬空間。別忘了過去十年內,虛擬空間逐漸成為另一個人類世界,而且就重要性而言,它有愈來愈接近、甚至逐漸取代實體空間的趨勢。因此之故,人類長久以來對機器人的憧憬與渴望,即使在實體空間暫時做不到,在虛擬空間卻得到另一個實現的機會。舉例而言,只要價廉物美,想必人人都樂意擁有一位聰明能幹的機器人助理。而想要實現這個心願,在實體空間中還遙遙無期,在虛擬空間裡卻已遙遙在望。事實上,已經有些現成的英文名字,例如infobot、softbot、webot,在等待這些虛擬機器人(virbot; virtual robot)。

  不久的將來,人類在網路空間的許多「低階」行為,都能改為透過「高階」指令,交由個人電腦中的虛擬機器人來執行。例如目前網路購物還是一件麻煩事,需要搜尋網頁、需要瀏覽商品、需要填表下單等等。一旦有了虛擬機器人,你只要把需求告訴它,其餘一切手續都能由它代勞,包括填寫你的住址及信用卡資料等等。此外因為閒著也是閒著,它甚至會主動執行「貨比卅家不吃虧」之類的程式。

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 以上就是筆者對非人形機器人的各種想像與預測,雖說是一家之言,幸好並非閉門造車。由於篇幅有限,「人形機器人愈來愈像人」的部分將留到下期再詳細討論。

ROBOT
A mechanical device that can be programmed to perform a variety of tasks of manipulation and locomotion under automatic control.

---McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 9th Edition.



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