机器人进化的终极形态就是终结者吗？哈佛大学可不这么认为

编者按：引领新时代的科学家们正携带着无尽的热情，引领我们迈向全新的机器时代。那些曾经蜷缩在工厂角落的机械，如今即将走进我们的生活，成为日常生活中不可或缺的一部分。这些机器人的形态多变，展示了科技的无限可能。

欢迎来到崭新的机器时代！凭借先进材料、廉价传感器、强大的计算机技术和无与伦比的想象力，众多科学家已经加快了机器人的研发步伐。如今，他们不仅希望改变工厂和仓库，更期待将机器人的应用范围拓展至生活的方方面面。上一个机械时代主要在可控的环境中完成了许多伟大的工作，但现在的机器人不再满足于隐藏在视线之外。全球各地的科学家正致力于让机器人在更广阔的领域展现其能力。正如哈佛大学的Robert Wood教授所说：“在科幻小说中描绘的场景已经耳熟能详了，现在我们要实现这一切。”他以期待的目光展望未来机器人在各种场合下的出色表现。随着技术的发展和进步，我们已不再遥不可及。我们正在逐渐进入自动化、智能化的世界，一个充满无限可能的世界。在这个世界中，机器人将不再只是工厂生产线上的工具，而是家庭助手、探索先锋甚至紧急救援队员等多元化的角色。科学家们已经开始将这些创意转化为现实：他们将帮助我们完成重体力工作，帮助我们出行；他们将进入厨房为我们分担家务；他们将在森林和田野中穿行自如；他们将在关键时刻执行精细任务，如灾害搜救、帮助残疾人行动甚至进行医疗手术等。如今我们正面临前所未有的机遇和挑战，我们有幸站在这一变革的浪潮之巅。我们期待未来的机器人将为我们带来更多的惊喜和便利。正如工程学教授Robert Howe所说：“我们已经掌握了足够的技术来解决现实中的问题。”让我们共同期待这个充满无限可能的未来吧！革新浪潮：机器人领域的意想不到之旅

想象一下，我们已造出了许多超乎想象的机器人，它们不仅仅是僵硬的齿轮和杠杆驱动的铁疙瘩。它们有了生命的气息，有了适应各种环境的能力。这是一次由哈佛等顶尖学府引领的革新，让机器人领域再次焕发生机。

哈佛的 George Whitesides 教授提到，他在柔性机器人技术上的突破，与哈佛在柔性材料物理学和微观流体领域的深厚积累密不可分。早在上世纪90年代，日本研发人员就引领了柔性机器人的风潮。但现在，Whitesides 和他的团队，以及 Wood 等一些大学的研究人员，通过新材料和技术的应用，为这一领域带来了新的生机。

这些研究人员正创造出各种超乎想象的新型机器人。它们有的像海星一样的橡胶夹钳，只要充满气，就能牢牢抓住物体；有的即使被车辆碾过，也能继续正常工作。这些机器人不再只是滚动或生硬前行，它们开始用蠕动和爬行的方式，适应各种复杂环境。

随着科技的蓬勃发展，机器人技术日新月异，不仅推动了新制造工艺的革新，如3D打印技术的广泛应用，更成为《国家地理》杂志的得力助手，在海底探寻到无数前所未见的珊瑚奇景。这一领域的创新也催生了大量新公司的诞生，新产品的商业化更是为各行各业带来了便利，包括农场、仓库和生产线等。

“机器人技术的商品化过程令人着迷。”Whitesides博士表示，“机器人的应用领域超出了我的预期，并且整个商品化过程的速度远超我的想象。”随着技术的不断进步，机器人的应用领域正不断扩大。例如，哈佛大学技术发展办公室的Sam Liss所提到的Soft Robotics等创新公司已经开始为行业提供相对简单的机器人研发方案。如今的新创公司正快速崭露头角，拥有相当成熟的运作模式。Sam Liss还指出：“仅仅几年时间，Soft Robotics、RightHand Robotics 和 Root Robotics等公司便崭露头角，未来还将有更多企业加入这一领域。这样的转变不仅提醒我们重视研发的重要性，也提醒我们各院系应集中精力将研发成果转化为具有影响力的实际产品。”

哈佛大学的机器人技术正在蓬勃发展，得益于鲍尔森工程和应用科学院的推动以及生物工程系的贡献。教职工、学生和学会成员普遍反映，对机器人开发工具和设备的大力投资对他们的研究工作产生了深远的影响。“这些工具对我而言至关重要，学生们和博士后终于可以得心应手地开展工作。”Wood如是说。随着技术的不断进步，未来必定会有更多的突破与创新诞生。哈佛大学的机器人专家核心团队是一个仅有十人的精英小组，但他们通过定期交流，汇聚智慧和力量。这个团队拥有全面的机器人技术，无论是陆地、海洋还是空中机器人，只要能够协助人类完成工作，都在他们的研究范畴之内。而他们打造的机器人更是体现了开发者的创新意识和思维。

计算机科学教授Radhika Nagpal表示：“我们已经创造了许多超乎想象的机器人。会飞的、能爬墙的、可穿戴的机器人都已经不再是梦想。现在的机器人更加狂野，它们更像是动物，打破了传统轮式车辆或金属骨架的束缚。”

在这个团队中，有一个非常特别的机器人代表——RoboBee。这款由Wood开发的昆虫大小的飞行机器人，不仅具备测量工具的功能，还能够在灾区、农业病虫害甚至战区进行数据采集和图片拍摄。由于体型小巧，传统的机械杠杆、齿轮等现成零部件都无法使用，需要更多的天才设计师来共同攻克各种技术难题。

Wood表示：“以RoboBee为例，它的零件并非市面上可购得的标准零件。我们必须从头开始研发：新的制造工艺、启动器、传感装置、计算架构甚至能源存储都需要我们一一攻克。控制机器人动作的算法也是从零开始研究，之前的经验在这里几乎派不上用场。虽然面临诸多挑战，但我们都热爱这个过程。我们不仅享受研发成功后的喜悦和各项新功能的实现，更享受在这个过程中诞生的一系列新技术。”

Wood以飞行机器人中的传感器和致动器为例，说明了它们可以轻易移植到生物医学设备中。这是因为，即便是微小的手术设备，如内窥镜，“体型”的微小变化也极其重要。这样的跨领域应用，正是工程与应用科学教授Walsh所强调的医学机器人的重要价值所在。他对医学机器人充满热情，认为它们对人类生活品质的积极影响无与伦比。如今，Walsh实验室正专注于打造柔性外骨骼套装，他们的目标是将帮助中风患者重新站立行走，让他们能够再次用自己的脚步感受大自然的美好。

哈佛机器人系在进行医学机器人研究时，拥有一个得天独厚的优势——哈佛医学院及其下属的16家医院和研究机构的鼎力支持。这些机构深知病人的需求，使得哈佛机器人系的研究更具实际意义。例如，在美国国家卫生研究所的支持下，Howe与波士顿儿童医院的儿科主管Pierre Dupont已经携手多年，致力于用机器人技术解决心脏外科手术难题。他们的目标是用微创手术替代传统的开胸手术，以减轻患者的痛苦。

《追求生活质量的飞跃：Walsh与柔性外骨骼技术》

Walsh对于技术的追求远不止于此，他致力于研发能够真正提升人类生活品质的产品。为此，他将柔性外骨骼的技术授权给了ReWalk Robotics公司，该公司计划今年推出用于临床试验的产品，旨在五年内将这一概念转化为实实在在的商品，呈现在大众面前。

Walsh所研发的外骨骼技术，其应用前景不仅局限于医学领域。美国国防部高级研究计划局（DARPA）也曾参与其中，虽然初衷是打造超级士兵，但现在这项技术已成功转型至民用领域，为解决心脏外科手术难题提供了有力支持，更有望帮助脊柱受伤、中风病人重新站立起来。

谈到柔性系统的概念，Walsh表示：“它的前提是要足够轻量化，无限制性且对人的生物特性影响最小，就像人体的肌肉一样。”目前仍存在疑问：这样的系统真的能够积极提升人的移动能力吗？

经过一系列室内跑步机和长距离行军测试，这一增强效果已经显现，约为15%。对于柔性外骨骼技术的未来，我们满怀期待。它将如何改变我们的生活，我们拭目以待。Walsh和他的团队正在为我们描绘一个充满希望的未来，一个能够通过技术真正提升人类生活质量的美好未来。行为探索：赋予机器人思考的力量

除了解决机器运动难题之外，如何让机器人学会思考成为哈佛大学研究人员关注的焦点。工程和计算科学助理教授Scott Kuindersma致力于增强控制系统的能力，他认为这是实现机器人潜力的关键所在。

“在我看来，制造一个物理能力出色的机器人并不是难事。”Kuindersma表示，“但这些机器人的动态表现往往不能达到极致，实际应用中也缺乏稳定性。究其根本，这是一个计算问题。”为了突破这一瓶颈，研究者们不断探索机器人的思维逻辑。

最近，Kuindersma的敏捷机器人实验室迎来了一位新成员——名为Cassie的两足机器人，其外观犹如一只鸵鸟。这款由Agility Robotics公司设计的Cassie机器人正符合Kuindersma所说的物理能力达标的要求。“我们不能满足于现状。”Kuindersma强调。

“虽然Cassie使用的是Agility Robotics的老式控制器，但我们一到实验室就将其删除。”他解释道，“接下来，我们将开发新的算法，力求将机器人的运动能力推向极致。Cassie将成为一个实验平台。未来，我们计划展示其在高速户外运动中的出色表现。这一切都离不开Cassie利用高频视觉传感器进行动态行走动作规划的努力。”

想象一下那些在山涧间灵活跳跃的山羊。它们在复杂的地形中迅速做出决策，选择落脚点，以防跌落悬崖。我们渴望赋予机器人同样的敏捷与判断力。Kuindersma 谈及此，满怀憧憬。

与Kuindersma专注于机器人复杂动作控制的愿景不同，Nagpal 更热衷于驱动复杂的群组行为。他坚信，实验室一直秉承一种理念：通过简单个体间的协作，可以创造出无比强大的复杂系统。他解释道：“个体的力量是有限的，而群体的力量是无穷的。就如同自然界的规律，团队合作才能实现更大的目标。”

为了探索这一理念，Nagpal 放眼自然界，寻找那些擅长团队合作的生物。他研究了纳米比亚的白蚁和巴拿马的军蚁等群居昆虫。这些生物无需中央调度，就能完成极具挑战性的任务。Nagpal 受到启发，他希望能将这种合作模式复制到技术中，让机器之间也能实现高效的协同工作。

想象一下，一支由小型机器人组成的队伍，它们遵循简单的指导原则，就能排列成类似海星的队伍，执行复杂的任务。这一切的指挥者，就是Nagpal开发的Kilobot。这些机器人的集群行为，无需复杂的计算机大脑或控制系统，就能完成各种目标。

Nagpal深受启发，开发了一种机器人集群技术。她说：“我们可以设定规则，让它们总是能搭建正确的结构。”而且，无论群体中有多少机器人，这些机器人都不需要知道同伴的位置，甚至不需要知道自己的具体任务。这种技术的潜力巨大，可以应用于各种场景，如快速应对灾害，搭建沙袋墙等。

随着技术的发展和成本的降低，这些机器人的普及变得更加容易。Nagpal提到：“我原本认为玩硬件就是浪费钱，但现在我改变了想法。因为现在机器人的成本已经降到了数百美元，甚至更低。”她的实验室已经制造出了许多成本仅为20美元的小机器人。这种低成本使得更多的研究和创新成为可能。

Kilobot的诞生是技术发展的一个杰出成果。这些机器人并不需要复杂的系统，而是通过简单的协作，就能完成复杂的任务。这种简单并不意味着技术的落后，反而体现了科技的进步——通过简化，我们实现了更高效的协作和更复杂的目标。就像自然界的蚁群和白蚁群一样，它们通过个体的简单行为，实现了令人惊叹的集体智慧。Nagpal和她的团队受此启发，开发出了一款款机器人，它们的集群行为能够在用户指定的区域内工作，展示了科技与自然之间的美妙联系。

未来，这些机器人可以承担更多的任务，从灾难响应到环境勘探，甚至是海底探测。Nagpal实验室的机器鱼就是一个很好的例子，这些廉价的机器人可以在海洋环境中工作，替代昂贵的潜艇，完成各种探测任务。随着技术的进步和成本的降低，我们可以预见，这些机器人将在未来发挥更大的作用，改变我们的生活。Nagpal已经将Kilobot的技术授权给K-Team这家小型机器人制造商。现在，全球已有十家实验室成功引入了Kilobot技术，甚至有两家实验室建立了规模高达一千台的Kilobot集群。Nagpal表示：“Kilobot开创了一个充满活力的研究领域，其他实验室用它打造的新系统让我惊叹不已。”

章鱼一直是柔性机器人的灵感来源。与此教授们正致力于开发新一代机器人技术，大学生们也在积极积累知识和经验。他们将成为21世纪下半叶机器人开发领域的中坚力量。还有许多处于萌芽阶段的创新者，他们可能正在实习，也可能正在通过哈佛的机器人俱乐部接触机器人技术或在教室里学习。如果你在哈佛的课程中搜索“机器人”，你将发现包括微型机器人、人工智能、控制理论等多种丰富课程。

哈佛设计学院的讲师Chuck Hoberman表示：“非正式机器人正在成为设计和制造机器人的新范式。”当下，高科技实验室中的大型机器人已不再是唯一的选择。一种新的潮流正在兴起：学生们利用手中的日常材料以及廉价的计算机零件，正在开启一段创意十足的DIY机器人之旅。这不仅是一次技术与创造力的融合，更是一次关于未来的大胆尝试。

哈佛大学的这一趋势尤为明显。这里的课程已经不再局限于传统的教学方式，而是致力于培养学生的发散思维。就如课程负责人Hoberman所说：“我们的学生用简单的纸片和塑料，却创造出令人惊叹的作品。结合快速成型技术和市面上的电子元件，这些看似平凡的材料会立刻焕发生机。打开设备的那一刻，你将会见证一片纸如何在你的家中自由行走，甚至能够根据周围环境智能地调整路径。这不仅是科技的魔力，更是年轻设计师们宝贵经验的积累。”

课堂之外，学生们的实践能力和团队精神也有了显著的提升。哈佛本科生机器人俱乐部就是一个很好的例子。去年，他们成功解决了一系列设计难题。虽然俱乐部成员来自不同的院系，专业背景各异，但他们深知机器人是一个跨学科的项目，需要大家的共同努力。

年仅17岁的Shaan Erickson对这个俱乐部的经历深有感触。她表示：“这个俱乐部对我的思路产生了深远的影响，让我对汽车行业产生了浓厚的兴趣。我在这里看到了全新的领域，感受到了无限的可能。我愿意为这个领域贡献自己的力量，为未来的科技发展做出探索。”这里，每一个小小的创意和尝试都在为未来铺路，每一次成功都是对梦想的肯定。