日本制造出最完美机器人美女可达到以假乱真(组图)

longlong9 · 发表于 2006-3-21 00:55:52

　　信息时报

　　日本制造出最完美机器人美女模拟主持人可达到以假乱真——继机器美女之后，日本科学家要给自己造个替身作为世界上机器人技术最先进的国家，日本显然有许多值得自豪的产品，在任何展览上，阿西莫等一批各具特色的机器人都是最抢眼球的角色。作为该国机器人研究队伍中的一员，日本大阪大学的石黑浩教授只想研制一种机器人——最象人类的机器人。石黑浩的研究进展离这一目标似乎已经不远，每每在展览会上，他制造的机器美女都能一度瞒过观众雪亮的眼睛。现在，他把模仿目标锁定在自己身上，用不了多久，这个仿制的机器石黑浩将代替他去上班。 ?随着机器人科学的发展和制造精度的提高，形形色色的机器人已经开始大规模闯入人类的日常生活，他们扮演玩具、清洁工、警卫等角色。但是，在日本大阪大学教授石黑浩（Hiroshi Ishiguro）的眼中，只有一种机器制造物可以引起他的兴趣——最象人类的机器人。石黑浩是日本机器人研究领域十分有名的科学家，上个月才被邀请参加在澳大利亚悉尼科技大学举办的国际智能机器应用技术论坛，并在会议期间做了演讲。

　　机器美女“一鸣惊人”石黑浩把大部分精力放在了机器人科学中的一支——拟人机器人的研究上。或许是因为受到性别相吸原理的启发，或许是由于美女更能吸引路人回头因素，石黑浩和他的大阪大学研究团队目前制造出的最完美的机器人是一个机器美女。去年6月，在日本爱知世界博览会期间，石黑浩带着他的作品—— “Repliee Q1”第一次公开露面。“Repliee Q1”意为“复制人一号”，听起来不象一个美女的名字，不过，这个机器美女倒有几分本领，凭着酷似真人的外表，“她”吸引了无数参观者和引起阵阵惊叹。

　　

　　参加完日本爱知世博会后，“复制人一号”更名为“复制人二号”，从这张图片中，很难分辨出“她”是真人还是假人。（右下角为机器美女的制造者日本大阪大学教授石黑浩）

　　在5 至10秒的时间里，多数人都不会发觉“复制人一号”是机械人，如果放在适当环境中，相信多数人可能在10分钟内都不会发现“她”是机械人。“复制人一号” 是目前世界上拟人程度最高的机器人，这一成果让石黑浩教授十分满意，在接受采访时他不无自豪地说：“我们发现参观者在与‘她’互动时甚至忘了这只是一个机器人。”“复制人一号”具有一般日本女人的相貌特征，据说，模拟对象是日本某个电视台的节目主持人。为达到以假乱真的效果，这个机械美女有两件法宝：

　　第一件法宝是富有弹性的肌肤。“复制人一号”身体的外层以富有弹性的硅胶膜取代了坚硬的塑料壳，让这个美女的皮肤不论在色泽还是触感上均宛若真人，尤其是在相同的光线环境中，很难区分出“她”的皮肤与真人皮肤间的不同。

　　第二件法宝是躯体内安装的31部促动器。这些灵敏的程控空气压缩机让能让她的上半身灵活自如地行动，作出类似人类身体语言一样的动作，摆动双手只是小伎俩，她甚至还会做出类似呼吸的微妙动作。体内的传感器使“她”在发现有人靠近时，还会做出宛如真人的眨眼和张闭嘴巴等动作。

　　遗憾的是，“复制人一号”并不能完全自由地模拟出人类身体的动作，目前，她只能端坐着与人交流，还没“学会”象阿西莫那样站立和行走。在参加完展出后，“她”的名字也改为“复制人二号”。

　　“复制人一号”并非目前世界上唯一的机器美女，同样在去年的爱知世博会期间，日本可可洛公司（Kokoro Dreams）和先进传媒公司制造的另一个机器美女——“Actroid”担起了接待员的任务。这个机器少女身材不高，仅为130厘米，体重只有30公斤，外表是一个二十多岁的日本女子。

　　

　　机器美女“ＲｅｐｌｉｅｅＱ２”在实验室总的情景，左侧图片显示出“她”的内部构造。

　　与“复制人一号”一样，“Actroid”也只能用坐姿与人类交流。“她”全身安装了31个促动器和11个触觉传感器，有拟人的眼球、睫毛、会动的嘴唇和人造肌肉，具备有拟人表情，能听懂4万多个中文、英文、日文和韩文语句，并配备适合于2000多种答案的面部表情。与“她”相比，“复制人一号”有相对高大的身材，可以容纳更多的元部件，做出更复杂的动作。

　　拟人女儿吓倒生女石黑浩之前研制过很多机械人，但他很快留意到外表的重要性，因为机械人有了类似真人的外表，才能给人留下深刻的印象并产生亲和感。他非常同意日本科学家森政弘的“诡异之谷” （Uncanny Valley）理论：人和机器人的互动上，人对机器人的喜好程度并不随着和它与人相像的程度而一直成长；起初，喜好的程度确实会随着相像的程序而逐渐上升，但是到了一定程度之后，人对它的喜好感会急剧下降，甚至会转成负面的厌恶；直到相像程度再进一步的逼进，才会再拉升回来。

　　石黑浩认为，那种拙劣的、看似僵尸的机器人最没有吸引力，人们要么喜欢更像人类的拟人机器人，要么更喜欢模拟其他生物的机器人，大多数人不喜欢与更像机器人的机器人相处。他在此方面有过亲身体验。

　　在制造出“复制人一号”之前，石黑浩还曾制造过一个机器小姑娘“Repliee R1”。这个“小姑娘”的身材和样貌取自他五岁的女儿。“Repliee R1”的头部可以向九个方向运动，左胳膊运动范围大一些，可以摆出比较复杂的姿势。在这只胳膊的皮肤下安装有四个高灵敏度触觉感受器，能对不同的压力作出反应，譬如，一阵微风或者比较大力的抓握。

　　“小姑娘”毫无表情的面部和僵硬的躯体使其显得十分不自然，石黑浩对这个作品十分不满，在悉尼科技大学举办的国际智能机器技术论坛上，称“Repliee R1”是一具“会动的僵尸”。儿童对“Repliee R1”的样子作出的反应也十分敏感，石黑浩的女儿每次见到这个怪怪的复制品都会显出紧张的情绪。

　　未来机器人更逼真英国科幻小说家阿瑟·克拉克在一篇评论中写道的：“智能机器人技术在20世纪根本不现实，也许只有21世纪某个时刻人工智能技术的突破，才会成为机器人时代的标志”。如今，“复制人一号”代表着人类的机器人技术已经发展到一个新的巅峰，“她”比“Repliee R1”有了更大活动能力，上身可以在30度范围内自由转动，“她”在神态、外型和举止上几乎和真人一模一样，不但能够在一定环境中迷惑人类一阵子，还能与人类交流，对任何触摸到“她”的人作出反应，虽然离完美还有很大的距离，但这一进步也足以让石黑浩感到满意。

　　去年夏天，石黑浩曾在一个研讨会上发表演说，其中心内容就是“拟人机器人科学——跨学科框架”。由于拟人机器人追求高度模拟人类，其开发过程的很多方面自然不同于其他类型的机器人。要制造更加完美的拟人机器人，就得进行很多独特的研究。

　　

　　即便近距离观察这个机器美女，还是难以看出“她”与真人的区别

　　与日本现在大名鼎鼎的阿西莫相比，“复制人一号”目前虽然还不能站立和行走，但“她”的拟人程度却是阿西莫不能比的。石黑浩相信，机械人有朝一日一定能够 “骗过”所有人，令人们相信他们是真人。如果在十年前，这种想法只会被大多数人视为空想，但在今天，他的自信有足够的理由，科学家在机器人拟人技术方面的进步正为这一日的到来作好准备。

　　更精确的动作：“复制人一号”惟妙惟肖的动作和表情，来自对人体自然活动时的动作追踪研究。有赖计算机技术的前进，科学家在研究人体动作方面有了很大进步，利用感应追踪技术，计算机会对人体做出各种姿势和表情时，骨骼的移动规律和肌肉的收缩特点进行分析，并将分析数据编制出具体的三维数据模型储存在机器人体内的计算机中，由该数据模型控制机器人运动时身体各个部位的相应动作，从而使拟人程度在整体上提高。

　　人们虽然会停下来休息，但身体的运动却永不会停止，譬如呼吸和一些细小但不自觉的动作，石黑浩的研究团队把这些细小的动作惟妙惟肖地复制到了“复制人一号”身上。

　　当有人提出问题时，“她”的眼睛会眨动，眼神会改变方向，表明在思考答案；如果开始作答，口型会随着发音的不同而改变。目前，如何让“复制人一号”的口型有更多变化还是一个没有完全解决的难题，石黑浩认为，日语发音比英语发音要求更多的嘴部运动，因此，完美的拟人机器人可能会说的第一门语言是英语。

　　更敏感的触觉：“复制人一号”的皮肤目前仅仅具有外观真实感，在触觉感知能力上还差得很远，但科学家已经找到如何让机器人拥有与真人皮肤类似的灵敏触觉。

　　日本东京大学生产技术研究所已在“电子皮肤”的研究上有了实质性进展，该所科学家将两组晶体管嵌入塑料薄膜，一组感觉压力，另一组感觉温度。然后科学家分别为这两组晶体管涂上一层具有感觉作用的感压硅树脂，重叠后制成具有感知压力与温度变化的导电塑料。他们还计划研制能够感觉光、湿度甚至超声波的电子皮肤，以后还可能让机器人具备人类皮肤都缺少的触觉。

　　更真实的肌肉：导电塑料不仅可以用来制造电子人工皮肤，用它制造出来的人造肌肉也可以通过电化学方法进行控制，使之膨胀和收缩。利用这种技术，科学家能制造出类似人类的机器肢体，机器人将可以更加灵活地做出各种复杂的动作。日本科学家早在两年前就制造出了可与人类肌肉相媲美，且无需马达、齿轮等复杂装置的人造肌肉。

　　这种人造肌肉使用的材料是2000年诺贝尔化学奖得主白川英树合成的导电塑料。研究人员先把直径为0.25毫米的管状导电塑料集束在一起，制成肌肉一样的复合体，然后在导电塑料管内灌入特殊液体，通上电流。塑料中的导电性高分子在溶液中放出离子，研究人员可以通过控制电流强弱，来调整离子多少，改变人造肌肉的伸缩性，从而使其体积大小能发生明显变化。

　　实验过程中，人造肌肉伸缩率可达 15%，相当于人的肌肉20%的伸缩率。人造肌肉中一根管状导电塑料可承重20克，1600根绑在一起可承重20公斤。如果人造肌肉体积和人的肌肉相同，其力量可达后者的100倍。另外，美国科学家也通过导电塑料、硅树脂和丙稀酸等材料制造出了伸缩能力更强的人造肌肉。

　　更复杂的表情：人造肌肉与人造皮肤的发展更丰富了机器人的表现力，2003年，美国科学家就制造出一个名叫K-bot的机器人，它能表达28种面部表情，包括微笑、嘲笑、皱眉甚至是扬眉。此外，它的嘴唇、脸颊和鼻子都能移动。K-bot机器人的眼睛里装有两部照相机，以便对眼前的人进行观察并对其表情作出辨别，随后模仿出悲伤、高兴或惊讶等不同的面部动作。

　　除了上述这些进步，更高性能的视觉和触觉传感器以及计算机图象识别技术的发展，都为制造更像人类的机器人提供了技术上的支持，已有科学家将精力集中在机器人的社会化上，即如何实现机器人与机器人之间、机器人与人类之间的交流与互动上。

　　制造替身替他开会石黑浩目前正在努力研制自己的下一个机器人，而这个机器人就将是他自己的替身。“我再也不用到这里来了，只要把我的替身拟人机器人送来。” 在上月于悉尼举行的一次国际会议上，石黑浩这样宣布。此外，石黑浩还希望这个机器人替身可以代替他参加自己学生在京都的实验室会议，而他自己则可以省去长途驾驶的劳顿，他希望替身到场依然能让学生体会到权威所在。

　　完成这一任务将需要花费 50万美元（约合４００万元人民币）。为了尽可能逼真，这个机器人将严格按照石黑浩本人的尺寸设计，他的研究团队已与教授本人合作制造了100%尺寸的石膏模具，以准确掌握他身材的数据。制成后的机器替身将从头到脚都被类似人类皮肤的硅化物覆盖。预计数月之后，这个拟人机器人就会面世。

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