猎云网9月11日报道 （编译：福尔摩望）
无论是在工厂还是仓库，机器人正逐步以强度和精度优势替代人类。人工智能可以驱动汽车，可以打败国际象棋大师，可以把Jeopardy的冠军远远甩在身后。
但是这些机器仍然缺少一个关键元素：发达的触觉。正是这个元素使得它们无法很快地获得人类的大部分能力。
Nikolas Blevins是一名来自斯坦福健康中心的脑科和颈椎科的外科医生，他经常做耳部手术。他提到，在手术中，他需要熟练的将骨头削离像蛋壳薄膜一样薄的内表面。
Blevins医生正在和机器人专家J.Kenneth Salisbury、Sonny Chan合作开发一款软件，希望能够通过这款软件在正式开始手术前演练一遍流程。该项目通过融合X射线和磁性共振成像数据，来创造一个仿真程度很高的内耳三维模型。同时还允许外科医生练习钻骨、实眼观察病人的颅骨以及几乎无差别的感受软骨、骨头和软组织的细微差异。但是，无论这个软件是多么精致多么逼真，它所提供的都只是近似于Blevins医生敏感触觉所感觉到的体验。
他说：“要想能够做虚拟手术，你真的需要触觉才行。而这项技术使得在计算机的模拟系统下可以模拟出触觉。”
这款软件的局限性限制了机器人技术。比如研究人员在设计机器去执行任务上一直处于落后地位，而这些任务通常是人类的本能。
自从上世纪六十年代斯坦福人工智能实验室设计出第一款机器手臂，机器人已经学会做重复性的工厂工作。但是他们完成的工作也仅仅是打开一扇门，或者跌倒了再站起来，或者从口袋里拿出一枚硬币，或者转动铅笔。
高度进化的人工智能和物理之间的不协调还有一个理论：Moravec悖论（以机器人先驱Hans Moravec的名字命名的）。他在1988年写道：“让计算机参与成人级别的智力测试或者下棋是相对容易的，但是对于感知和流动性，他们的表现还不如一个一岁的婴儿。”
如果机器人需要做一些和人类合作的工作，例如食品服务人员、医院预约、办公室秘书和保健助理，那么触觉和运动学的进步、连接体的运动控制研究都是必不可少的。
来自加利福尼亚大学伯克利分校的机器人专家Ken Goldberg这样评价这些进步：“这需要一定时间，因为这是很复杂的一个过程。而人类对此非常擅长，毕竟我们已经进化了数百万年了。”
模拟人类触觉是机器人行业发展的难题
触觉是要比想象中还要复杂的一个感官。人类一系列的器官允许我们感受压力、剪切力、温度和具有明显精度区分的振动。（德国的研究人员声称，浣熊拥有动物世界里最复杂的大脑，这让他们可以在黑暗里能够产生触觉冲动。）
研究表明，我们的触觉比之前所公认的还要好上几个数量级。去年秋天，瑞典的科学家在《自然》杂志上发表的论文中提到：“当手指滑过一个平面，人的动态触觉能够区分出的范围不超过13纳米，也就是1英尺的0.0000005。”
那是单分子的尺度。或者就如瑞典KTH皇家理工学院表面化学教授所说的一样，如果你的手指和地球一样大，那你可以区分出汽车和房屋。生理学家曾指出，手指和表面的交互是由称为机械感受器的器官检测出来的，它们一般分布在皮肤的不同深度里。其中有一些对物体的大小形状改变和其他振动有着敏锐的感觉。
在表面微小变化的情况下，当来自Pacinian小体的，大约1毫米（1英尺的1/25）的椭圆形结构的线索变化时，会发出信号。
科学在连接计算机世界与人类中启着越来越重要的作用，而复制触觉的灵敏度就是其目标之一。由机器人专家Rony Abovitz于2004年建立的Mako Surgical公司，在触觉方面取得了一个重要成果。2006年，Mako开始提供一种机器人，这种机器人可以给外科医生修复有关节炎的膝关节提供精确的反馈。
Abovitz说：“我认为，触觉是一种可以将机器智能和人类智能相结合的方法。通过这种方法，机器会做它们所擅长的事，而人类会做他们所擅长的事。这就是我们所要说的很有趣的共生关系。外科医生仍然拥有可控制的感觉，可以把精力拖入到运动和推上。但是所有的智能指导和外科医生通常要完成的工作都是由机器执行的。”
机器人化的危险
即使是在机器人已经普及的产业里，专家仍然担心它们对周围工作的人会造成的危险。在美国，机器人已经在生产车间里造成了数十人的伤亡。如果机器人革命终究会发生，那么科学家们将不得不制造符合现行安全标准和廉价的机器人。
HDT Global（总部设在俄亥俄州Solon的机器人公司）高级项目的总监Kent Massey说：“在过去的30年里，工业机器人的生产都关注于一点——快速廉价。一切都是讲究速度的。虽然这很令人惊奇，但是现今一个标准的手臂是精确的、僵硬的、沉重的，而且它们真的很危险。”
Massey的公司是做机器人手臂设计的，他们正在准备制造更安全的机器。波士顿的Rethink和丹麦的Universal机器人公司都设计出了具有人类触觉的机器人。
Universal系统结合了连接体传感器和软件。而Rethink机器人采用了“系列弹性执行器”——本质上就是连接处的弹簧。通过模拟人类的肌肉和肌腱的连接处以及声学传感器，让机器人在人类接近时放慢速度。
一些可贵的成果
除了基本安全的进展必要，科学家还致力于更微妙的触觉。去年，Georgia Tech的研究人员在《科学》杂志发表的论文中提到：他们已经制造出很多叫做taxels的微小晶体管，这些晶体管用来测量机械应力或压力的电荷信号的变化。他们的目标是设计除具有敏感触觉的应用，包括机器人和其他设备的人工皮肤。
大部分研究都关注于视觉以及核心——触觉。由Intuitive Surgical公司开发的最新外科手术系统da Vinci Xi，使用了高像素的3D摄像机，从而能使医生远程操纵微小的外科手术仪器来进行微创手术。该公司致力于给外科医生更好的视野，而在像器官这类的软组织上手术，更发达的机器人触觉系统还没有出现。
一家非盈利研究机构SRI International的主要研究工程师Curt Salisbury说，虽然外科医生能够依赖软组织提供的视觉线索来理解由工具施加的力，但有时候也没法满足视觉需求。
他说：“当你无法拥有良好的视觉观察时，你会觉得触觉反馈是极其重要的。”
其他研究人员认为，先进的传感器能更准确的模拟人体皮肤，拥有更准确的融合视觉、触觉和运动算法。正是这些使得下一代机器人获得了巨大进步。
马萨诸塞州伍斯特理工学院的机器人学助理教授Eduardo Torres-Jara曾将另一种理论定义为“敏感机器人”。他创造了一个模型，用来演示机器人的运动、抓取和操作。通过这个模型可以简单的了解机器人的脚或者手是否碰到地面或者物体。他说：“所有的一切都是关于认知触觉，而我们理解的很不错。”来源自生物灵感的人造皮肤可以检测磁场力的微小变化。通过使用这种人造皮肤，他制造了一个可两足步行的机器人。这种机器人可以通过测量脚底力的变化来保持平衡和一定的步幅。
如果通过更强大的计算能力能改善触觉性能，那么解决办法一定就是强大的计算能力。Berkeley的机器人专家Goldberg博士已经开始设计一套基于云的机器人系统，这个系统通过网络能够有效地利用巨大的计算能力池。
他说：“我很喜欢云机器人这个想法。它解决了我们一直遇到的计算限制问题。”
7月，来自Brown、Cornell、Stanford和Berkeley的机器人专家共同发布了一个叫做Robo Brain的数据库。该数据库由国家科学基金会赞助，旨在提供一个基于互联网的图像和视频存储库，从而支持机器人执行出物理世界中的动作。例如，任何与互联网连接的机器人或机器手臂，都可以获得如何识别、抓取和携带一个咖啡杯的信息。
其他触觉研究人员认为，人工复制的触觉触摸将对自主机器人的发展以及增加人类的系统产生深远的影响。
去年秋天，斯坦福协同触觉和机器人医学实验室的机械工程系副教授Allison Okamura开设了关于触觉的在线教授课程。学生先安装好由斯坦福教育学教授Paulo Blikstein设计的“hapkits”程序，然后利用这个程序来创建一个像弹簧和阻尼器的虚拟设备，之后就可以像在现实生活中一样操纵它们了。
学生可以跟随着新项目，调整硬件并分享他们创造的东西。Okamura博士说，可以理解他们的热情。
她问：“你原本拥有视觉、听觉、触觉和嗅觉这些感官，如果有人要把它们一个一个的拿走，那么哪一个感官会是你最后放弃的？大多数人都说是视觉，但是对我来说，我会选择触觉。”
Source：NYT
