仿生机器人是如何发展起来的？

何为仿生机器人？仿生机器人最早何时出现？古代的仿生机器人是什么样的？现代仿生机器人的理论基础是什么？又是如何发展的呢？仿生究竟是鹦鹉学舌还是青出于蓝？

仿生机器人是指通过模仿人或动物的外形构造、运动特点、行为方式，在此基础上进行抽象创新的机器人。仿生学是一门古老的学科，人类通过模仿学会了许多技 能，拓宽了生存空间，使自身不断发展。仿生机器人技术建立在仿生学的基础上，综合了信息技术、人工智能、控制论、自动化的多门学科，涵盖全面，应用广泛。 各型各色的仿生机器人，千奇百怪、形制不一、各有所长，皆为机器人家族中的栋梁。

仿生机器人历史悠久，已历数千载。若论鼻祖，当属偃师所造的木偶。《山海经·周穆公》中载：穆公西游时，路遇善于机巧的工匠偃师，其造一木偶献于穆公。此木偶当场起舞，舞姿优美，众宾哗然。舞毕，其还向穆公的爱妃眉目传情。周穆公大怒，疑有诈，要杀偃师。偃师忙打开木偶的胸腔，其中有各种齿轮机械构成五脏六腑，控制木偶完成动作以及模拟各种情绪，但其中唯独没有心。于是就有了“偃师造人，唯难于心”的典故。古人认为机器不可能拥有智能。但今天的看来，偃师的这件作品已经非常智能，于现今的尖端成果相比，也在伯仲之间。但因年代久远，技术失传，其真实性已无法考证。

春秋战国，群雄并起。军事需求推动了仿生机器人技术的发展。仿生机器鸟就粉墨登场了，而其发明者乃木匠祖师——鲁班。《墨子·鲁问》道“公输子削竹木以为鹊”，又言其“制木鸢以窥宋城，三日不下。”连鲁班的政治对手都记载了这项发明，可见其真实性。今天，学术界普遍认为这是人类历史上最早的滑翔机，其技术和风筝差不多。而秦始皇陵中的仿生机器鸟，就要智能的多。《汉书·刘向传》写道：“石椁为游馆，人膏为灯烛，水银为江海，黄金为枭雁。”

后代文人在《三辅故事》又写道此雁用神经网络设计自动跳舞机器人控制系通过，说：项羽入关后，焚宫盗墓，三十万劳力昼夜开挖。当地宫大门打开时，一只金鸟夺门而出，冲天而飞。绕陵三圈，属引凄异，图南而飞。百姓皆倒地叩拜，众将惊奇，连力拔山兮气盖世的项王也按剑瞋目，久不能语，并最终放弃盗陵。许多史学家都认为其所言不虚。从技术上讲，鲁班的木鸟已经可以实现载人可操控性飞行，加之“三日不下”，说明其续航能力极强。过了几百年，当时科技最发达的秦国造出金雁也应当不是问题，只需在鲁班的发明上加一个自主巡航系统即可。而论其科技水平，今天的X47B也很难与其媲美。我们只能望陵兴叹了。

木牛流马

其后，天下三分。诸葛亮的木牛流马横空出世了。陈寿的《三国志·后主传》记载：“建兴九年，亮复出祁山，以木牛运，粮尽退军；十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运，据武功五丈原，与司马宣王对于渭南。”近年来，国内复制者甚多，作品各不相同。不过，本人认为，木牛流马应该拥有自动驾驶功能和稳定的动力来源。因为在西方达芬奇曾发明过水动汽车，利用水的弹性势能推动车辆前进。中国也应该有类似的发明。至于自动驾驶，这与秦皇陵的金雁比起来难度要低得多，加上又过了数百年，所以自动驾驶应该不是什么难事。但是孔明究竟是如何做到，我们就不得而知，等待进一步的研究。

中世纪，在西方另一位科技大师达芬奇也曾制造过仿生机器人。其受法国圣殿骑士团之拖设计机械骑士，这也是他一生最得意的作品。他早年解剖人体，对人体结构了如指掌。此机器内部有齿轮机械，控制其运转。动力来源仍然是水。当人们走进它时，其会自动站起，举手示意。虽然与中国的发明相比其略显逊色，但在黑暗蒙昧的中世纪，这也算一项创世纪的发明。

斗转星移，时至现代。计算机技术飞速发展，现代仿生机器人出现。其理论基础是人工智能用神经网络设计自动跳舞机器人控制系通过，这门学科以计算机技术和机器人技术为基础，综合性强，旨在创造出具有智慧的机器。“人工智能”这个词是1956年计算机学家约翰麦卡锡在国际计算机峰会上提出的。其实在二十世纪三四十年代，《控制论》的创始人维纳就与冯诺依曼合作，进行智能机器的研究。而大洋彼岸人工智能的祖师——阿兰图灵则与二人互通书信，共同探索机器人的未来。所以现代机器人技术自诞生起就和计算机、人工智能、控制论、系统论、信息论等学科交织发展，互相推动。论其关系，剪不断理还乱。

人工智能分为三个派别：逻辑符号派、行为主义派和神经网络派。逻辑符号派是此学科的主力军。其哲学基础是还原论，就是根据人类对自己和世界的认识，抽象出智能算法，再将其数字化，在计算机中模拟出一个世界。简单说就是用人类的逻辑教机器做事。在上世纪八十年代以前，逻辑符号是人工智能的主流，并且取得了一定的成就。比如1997年战胜国际象棋冠军巴罗夫的计算机深蓝。深蓝搜集了成千上万的名招，储存了许多棋谱，下棋时通过分析对手下出正确的招式。但人们对此派的期望过高，认为造出超人的智能机器指日可待，但事实并非如此。逻辑符号派企图通过模拟和编程创造出智能机器，许多科学家绞尽脑汁开发专家系统，但随着研究的深入，人们发现思维的复杂性，并且大多数人都不相信机器可以达到人类的智力水平。于是行为主义就应运而生了。

行为主义派针对逻辑符号派的不足进行改进：在目的上此派要造出能做事的机器人，而非徒有其名的智能机器人。现实生活中机器人都大部分工作属于劳动密集型，不需要太高的智能，所以一切从实践出发。再者，人类的思维方式都是由人类自己主观创造出来的，真正实在的只有行为。把行为作为分析的基础，在劳动中获得智能。在行为主义派的努力下，许多优秀的仿生机器人诞生了。

机器蝎子就是一个很好的代表。其长约50厘米，蝎子模样，由波士顿大学的弗兰克和阿兰昂都设计开发。与其他传统的机器人不同，它没有解决复杂问题的能力。机器蝎子虽然结构简单，智能程度较低，但这样机器人比高智能机器人更能适应严酷的环境。它能在沙漠中行进八十多公里，这是一般的机械难以企及的。而这仅使用了可编程的自动反射系统。

iRobot Roomba

另一款佳作就是iRobot公司生产的了真空保洁机器人Roomba。它仅依靠红外识别系统和简单的程序就扛起了洒扫房间的重任。而这种低智商，只会埋头苦干的机器人却得到了消费者的青睐：这款造型类似飞碟的产品售出了600多万台，成为销量最高的机器人。

神经网络派则兴起的较晚，其理论基础源于生命科学。故名思意，神经网络派对人类的神经颇有研究，在软件上，其模仿人类神经元的运动方式发明出来神经网络算法。推而广之，又开发出了遗传算法，蚁群算法的其他生物学。在硬件上，其努力开发生物计算机DNA储存器就是诸多成果之一，未来的高速计算机，非生物计算机莫属。另外此派还致力于建立人类和机器之间的联系渠道。比如说机器假肢和和脑电波头盔。二零一三年初，奥巴马批了三十五亿美元给斯坦福大学，支持其人类神经系统计划。如果搞清楚人的神经系统，就能仿制出一套似人又超人的机器系统，这时人和计算机就成为了一个整体，机器拥有了智能，而人类的定义也将会改写。神经网络的兴起将人工智能带入到一个新的领域，前景巨大。但今天相关技术仍不成熟，有待进一步的发展。下面就来欣赏拥有神经网络系统的仿生机器人吧。

美军的机器大狗正是这样优秀的发明，它不但解决了美军的运输问题，还将自动驾驶系统的研究推向一个新的高潮。阿富汗是一个多山的国家，在战争初期美军只能骑毛驴，直到波士顿动力学公司研制此大狗。这款大狗有四条修长腿和一个肥硕的身躯组成。它能够直身站立，负重400磅不间断地行走20英里。发明者希特说：“阿尔法机器狗当前的噪音仅是最初型号的十分之一，其它的技术提高还包括：崎岖岩石地形慢跑时速由1-3英里，最终达到5英里，平地奔跑时速达到7英里，显示其多功能性可以适应不同类型地形。”现实证明此机器狗非常牢固稳定，可以在冰雪、泥泞、悬崖等极端地形中行走。如果因意外侧翻，它将自动控制站立起来，并携带好物体。此款大狗的智商比真狗还要高。