文/思思

青春期的羞澀男生，如果能有一款溫順體貼的“女”機(jī)器人陪伴自己成長(zhǎng)，那絕對(duì)是一場(chǎng)美麗的青春，甚至可以超越哆啦A夢(mèng)。

在日本，眾多人工智能專家都執(zhí)著于仿真機(jī)器人的研究，機(jī)器人行業(yè)更是被當(dāng)作日本崛起的救命稻草，日本政府也始終把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)視為自己的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。在經(jīng)過(guò)了日本政府整整兩代人的引導(dǎo)之后，日本的仿生機(jī)器人得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。而完美的人形機(jī)器人則是仿生機(jī)器人中的終極目標(biāo)。

世界上確實(shí)沒(méi)有完美的顏值，但當(dāng)五官、身材、聲音、性格都可以不斷調(diào)改進(jìn)，甚至得以通過(guò)數(shù)以億計(jì)的大數(shù)據(jù)不斷自主進(jìn)化時(shí)，完美的“伴侶”，也許真的會(huì)出現(xiàn)。兩年前，日本就曾推出一款“妻子”機(jī)器人，小試牛刀。

不同于很多粗糙的人形娃娃，這款“妻子”機(jī)器人借助大數(shù)據(jù)打造出了超越大多數(shù)女性的“舒服”顏值，細(xì)膩的仿真手段、先進(jìn)的“恒溫”系統(tǒng)、獨(dú)創(chuàng)的“發(fā)汗”體系，不僅讓其硅膠皮膚近乎亂真，更讓其擁有了自己的“體香”，擁有了初戀的味道。在現(xiàn)場(chǎng)演示階段，體驗(yàn)的男用戶試圖擁抱機(jī)器人，“她”發(fā)現(xiàn)后，也緩緩把頭靠近對(duì)方肩膀，仿佛一位溫順的情人，其過(guò)程非常自然逼真。

“妻子”機(jī)器人雖然價(jià)格昂貴，需要十多萬(wàn)元，但卻引發(fā)了日本青年男子極大的熱情，甚至連一向鼓勵(lì)發(fā)展仿真機(jī)器人的日本專家都大呼：“年輕人著迷于機(jī)器人，會(huì)加重日本不婚不育的情況”。

隨著科技的發(fā)展，仿生機(jī)器人越來(lái)越頻繁地出現(xiàn)在人們的生活中，日本作為科技強(qiáng)國(guó)，為何會(huì)把其定位為自己的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展？這對(duì)中國(guó)發(fā)展自己的科技又有何借鑒，仿生機(jī)器人又存在哪些問(wèn)題？本文，我們就來(lái)科普一下仿生機(jī)器人。全文約2500字，預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間15min，感謝您的閱讀。

1、日本為什么要發(fā)展仿生機(jī)?器?人？?

如果說(shuō)全世界哪個(gè)國(guó)家對(duì)機(jī)器人最感興趣，那么這個(gè)國(guó)家一定是日本。從某種程度來(lái)講，日本為了發(fā)展機(jī)器人甚至耽誤了自己科技領(lǐng)域其它技術(shù)的發(fā)展。眾所周知，日本的老齡化非常嚴(yán)重，老人照顧老人，這在日本已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。而除了鼓勵(lì)國(guó)民生育，機(jī)器人行業(yè)被日本政府寄予厚望。

日本的已婚生育率其實(shí)并不低，很多日本家庭擁有兩個(gè)以上的孩子。真正讓日本人口縮減的原因是：日本的不婚率太高，有將近三分之一的年輕人根本就不結(jié)婚。這與日本的年輕一代文化有著緊密的關(guān)聯(lián)。上世紀(jì)，靠這美國(guó)老大哥的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)支持，靠這戰(zhàn)后嬰兒潮的人口紅利，日本一躍成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。然后，成也大哥，敗也大哥。美國(guó)反手就是一記制裁，日本被迫簽訂廣場(chǎng)條約，更賠上了蒸蒸日上的國(guó)運(yùn)。

有些東西不是努力就能改變的，“失落的三十年”對(duì)于日本的年輕人造成了嚴(yán)重的影響，也形成了奇怪的文化，而且他們與前輩們不同，躺平者眾多，為了輕松點(diǎn)，很多日本年輕人都不會(huì)結(jié)婚。自然人口出生率銳減，那誰(shuí)來(lái)補(bǔ)充曾經(jīng)的人口紅利？機(jī)器人產(chǎn)業(yè)被寄予了厚望，而且從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，日本就瞄上了仿生機(jī)器人。希望由此發(fā)展，解決本國(guó)年輕人和老年人的問(wèn)題。

2、仿生機(jī)器人有哪些類型？?

仿生機(jī)器人可不僅僅是人形機(jī)器人。地球上的生物千萬(wàn)，每一種生物都是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的適應(yīng)、進(jìn)化、發(fā)展而來(lái)，這使得生物體的某些部位巧奪天工，生物特性趨于完美，擁有了最合理的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。道法自然，向自然界學(xué)習(xí)，制造出性能優(yōu)越的仿生機(jī)器人，成為了很多科學(xué)家終身的研究方向。

仿生機(jī)器人主要分為陸面仿生機(jī)器人、空中仿生機(jī)器人、水下仿生機(jī)器人。

（1）陸面仿生機(jī)器人

自然界中，陸地生物的運(yùn)動(dòng)方式多種多樣。相應(yīng)的，陸面仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式也有很多，從運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)來(lái)分類，陸面仿生機(jī)器人又可以分為仿人機(jī)器人、仿生多足移動(dòng)機(jī)器人、仿生蛇形機(jī)器人和仿生跳躍機(jī)器人等。日本的妻子機(jī)器人，自然屬于其中的仿人機(jī)器人。

隨著控制理論的發(fā)展，智能人形機(jī)器人越來(lái)越完善，很多人類的活動(dòng)已經(jīng)可以復(fù)制實(shí)現(xiàn)。早在2013年，美國(guó)波士頓動(dòng)力公司研制的“ATLAS”機(jī)器人就可以在傳送帶上大步前進(jìn)，躲開(kāi)突然出現(xiàn)的木板，起跳穩(wěn)定。另一款用于美軍檢驗(yàn)的“Petman”機(jī)器人，成功地調(diào)控自身的體溫、濕度和排汗量，通過(guò)模擬人類生理來(lái)自我保護(hù)。

仿人機(jī)器人另一個(gè)方向是仿人手臂和手指的研究。在太空探索中，每一個(gè)空間站都離不開(kāi)機(jī)械手臂，而這也是仿人機(jī)器人的一種。我們中國(guó)的仿人機(jī)器人起步非常晚，真正得到大力發(fā)展的，也正是在最近十幾年。但技術(shù)卻一點(diǎn)也不落后，很多方面甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)趕超。

（2）空中仿生機(jī)器人

空中仿生機(jī)器人，主要是在模仿飛鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)。千萬(wàn)別小看這些動(dòng)物，人類雖然能通過(guò)飛機(jī)實(shí)現(xiàn)飛行，甚至飛向宇宙，但大家可曾想過(guò)，這種飛行方式完美嗎？為何生物界從沒(méi)有這種飛行方式？

飛鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)經(jīng)過(guò)上億年的進(jìn)化，不斷適應(yīng)地球的環(huán)境，在形態(tài)、運(yùn)動(dòng)方式、能量利用等方面，達(dá)到了幾乎完美的程度。破解其奧秘，這才是制造完美飛行器的新思路。

目前，人類對(duì)于空中仿生機(jī)器人的研究還處在初始階段，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)飛行，但時(shí)間短、距離近、甚至無(wú)法脫離遙控，實(shí)用程度并不高。

（3）水下仿生機(jī)器人

地球上主要的環(huán)境都是水環(huán)境，水下仿生機(jī)器人的應(yīng)用前景非常廣闊，潛在價(jià)值巨大。最初從模仿魚類游動(dòng)開(kāi)始，利用電機(jī)控制通過(guò)擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)，發(fā)展到現(xiàn)階段采用新型仿生材料和新型仿生驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。

我國(guó)的水下機(jī)器人發(fā)展非常快，如今已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)水下快速啟動(dòng)，轉(zhuǎn)彎等多種運(yùn)動(dòng)模式，很多技術(shù)已經(jīng)成為領(lǐng)先方，但在推進(jìn)速度、效率、減阻方面，還是無(wú)法與生物媲美，發(fā)展空間還很大。

3?、仿生機(jī)器人存在什么問(wèn)題？?

仿生機(jī)器人的種類千奇百怪，每一種類型的機(jī)器人都會(huì)遇到各自的瓶頸，但是仿生機(jī)器人卻有著通性的一些問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)

（1）高性能新型仿生材料研究不足，現(xiàn)生物減阻、耐磨、抗疲勞、防粘、自潔等優(yōu)良特性的材料缺乏找到生物力學(xué)和工程力學(xué)的銜接點(diǎn)。

（2）控制方法較傳統(tǒng)，神經(jīng)控制、肌電控制等仿生方法突破不夠。生物對(duì)自身協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制的與一般的機(jī)電控制根本不在一個(gè)維度上。

（3）生物能量轉(zhuǎn)換機(jī)理研究不深，能量轉(zhuǎn)換效率較低。人造的仿真機(jī)器人往往需要大量的耗能，而這些能量在生物身上的轉(zhuǎn)化率極高，二者也根本不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。

4?、仿生機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?

仿生機(jī)器人技術(shù)廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)，雖然目前還處于儲(chǔ)備發(fā)展階段，但未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)可以看出一些端倪。

（1）微觀化發(fā)展

仿生機(jī)理研究的未來(lái)在微觀上，雖然人形機(jī)器人越來(lái)越真實(shí)，但真正誕生一款溫順體貼的陪伴型機(jī)器人，一定會(huì)在微觀發(fā)展突破后才會(huì)實(shí)現(xiàn)。

（2）百煉鋼化為繞指柔

目前的仿生結(jié)構(gòu)，大多是剛性結(jié)構(gòu)，機(jī)械風(fēng)格明顯，這是傳統(tǒng)材料在仿生學(xué)上的體現(xiàn)，但在未來(lái)，傳統(tǒng)材料必然會(huì)向結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、材料一體化方向發(fā)展，百煉鋼化為繞指柔。

（3）神經(jīng)元控制

目前的仿生控制大多還是機(jī)電的方式，這種方式不僅靈活度不夠，還會(huì)造成生物能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率大大降低。將傳統(tǒng)的控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元控制，是為了仿生學(xué)真正要走的道路。仿生學(xué)的研究，也許會(huì)在未來(lái)更加深入，絕不僅僅解決人口老齡化的問(wèn)題，而其產(chǎn)生的研究成果，也將會(huì)在生活的各方面造福人類。

文末，還像和大家探討一個(gè)有意思的問(wèn)題，你見(jiàn)過(guò)的最逼真的仿真機(jī)器人是什么？歡迎留言，留圖證明。感謝~