從人到蜘蛛，機器人的進化才剛上路呢

編者按：研究表明，機器人比人類更易患上關節炎。

馬文、T-1000、大白、C-3PO、查派、擎天柱、Roy Battey，細數科幻電影中的經典機器人，無一例外都是人形。身體里明明沒有血液流淌、脈搏跳動，生為金屬，卻要委身於一種直立行走、神經元電位為基礎的兩腳獸，可謂宇宙奇觀。

人形是機器人最合理的形態嗎？擺脫仿生學限制，完美的機器人又會是什麼樣子？也許身為機械的尊嚴，便是有一天不用再委身於人的限制吧。

曾有很長一段時間，我把所有有著銀色金屬人的科幻電影，都拉進了黑名單。

誠然，每個中二少年少女心中都藏有一台鋼鐵巨人，在奔涌的幻想中，你穿著水手服，駕駛它大戰四方；或者，你化身銀色義體，手埋管線腦植晶元，手肘關節轉動，咔嚓一響露出遠程迫擊炮，上演機械傀儡謠。

二足四肢、直立行走的機械是人類的集體夢境，連卡梅隆也曾夢到被一台人形機器人追殺，驚醒後，這個夢成為了《終結者》的雛形。人類迷戀於自身投影，以至於掃地的機器小圓餅普及至今，我們依舊沉浸於前者，不願醒來。但，人形是不是最合理的機器形態？答案恐怕很久以前就是否定的。

人形機器人的末日：是誰把機械困在人的殼子里？

Android，似人自動機，由希臘語詞根 andro-（人）與 -eides（外形）組成。歷史中，android 一詞出現的次數極少，直到19世紀才逐漸出現在科幻小說里。和 robot（自動機械）、 cyborg （半機械人）不同， android 通常被定義為一種外表上與人類極度相似的個體，有時甚至是活生生的血肉之軀。

人形機械這股「歪風邪氣」最早是誰帶起的，已經模糊不可查。但可以肯定，《弗蘭肯斯坦》問世68年後，法國科幻小說家Villers de Lisie-Adam在《未來的夏娃》中，將外表像人的機器起名為android。機器由4部分組成：

生命系統：平衡、步行、發聲、感覺、表情、運動調節等

造型解質：關節能自由運動的金屬覆蓋體，一種盔甲

肌肉：上述盔甲上的肌腱、靜脈、性別器官等有機形態

人造皮膚：膚色、輪廓、頭髮、視覺、牙齒等

這些設定是《攻殼機動隊》的靈感來源，但也奠定了人形機器的致命弱點。

首先，完美的生命系統和造型解質，在現實技術條件下遙不可及。如何用演算法、感測器、液壓管和雷達互相配合，模仿人體的平衡系統？科學家至今苦手。人類目前發明的平衡演算法共有4中，最好的演算法，僅能使波士頓動力的Atlas承受普通力道的推搡，勉強站穩。

平衡不解決，高達和變形金剛，其實是一發炮彈就能掀翻的戰五渣。更別提剛性機械模仿柔韌人體，要消耗巨大能量。抬起手臂、瞄準、扣動扳機，看似簡單的動作，每一步都要牽動大量肌肉、關節。人體200多塊骨骼，100多處關節，就連基本的直立行走都需要腳面、腳掌、腳踝、腳跟、小腿、膝蓋、大腿、髖骨、脊椎、肩胛、手臂等無間配合，此時，一台正在近身肉搏的人形機器，得牽動幾個部件、背負多大的電池，才能撐到把敵人打倒？

哆啦A夢這種死宅，體內還埋了一個原子爐呢。

重心不穩、能耗巨大，犧牲穩定性換取靈活性，導致人形機器人無論在戰場還是生活中，都容易成為活靶子。高達粉承認扎古沒有任何使用價值，都是業界心照不宣的事實。

同時，讓硅基生命模仿碳基生命，給機械賦予肌肉和皮膚，結果就是維護成本極高。科幻片對機器人仿人追求過度，導致本來一具骨架子就能完成的工作，為了美觀，非要層層包裝。《攻殼機動隊》里，少佐每出一次任務，就得在手術室躺上半天，3D印表機械臂慢工細活，一層一層修復臟器和皮膚，但凡徒手拆一次高達，整個義體就要報廢重換。

少佐工資不低，但別忘了，《攻殼機動隊》里還有很多老人死於沒錢更換高級義體，更有人因為機體受損的醜陋外表，橫遭排擠。都變成機器了，還要靠外表活著，簡直恥辱。

科幻電影對類人機器人的迷戀，原因有很多，除了好造型、有共情、在複雜環境下與人互動，其餘的原因格外簡單：比如，特效簡單，如《銀翼殺手》，找個真人演就完了；或者，好賣手辦，你看至今依舊佔領秋葉原的高達系列。

在深層次上，這種出於造物主自戀和宗教情結的驕傲心理，導致機械形象在奇行種的道路上一去不返，進而墮入恐怖谷的深淵。如果你盯著波士頓動力的Petman，和攻殼裡的傀儡人，先是哈哈大笑，而後脊背發涼，便驗證了這個理論：

任憑高達再怎麼代表少年熱血，你還是沒法容忍機器人像你一樣靈活。

2. 接下來，是塔奇克馬的天下？

既然我們需要一種強大、靈活、穩定的泛用型機器人，它既像高達那樣能近身肉搏，又可像瑞秋那樣會彈鋼琴，應對複雜的工序和環境，使用各種人類工具，外觀強壯又不嚇人，一個答案躺在眼前：多足機器人。

哦放錯了，是這張

長有三隻腳的機器人最早出現在克拉克1972年的《與拉瑪相會》里。作為外星來客，它們從天而降，克拉克如此描寫它們的形態和運動方式：

十米外有一個細長的三腳架支承著一個像籃球大小的身體，身上有三隻大而無表情的眼睛，很明顯它有360°的視角。每隻眼睛下面都拖著一條鞭狀的觸鬚。那東西並不比人高，脆弱的體形也不像有危險性……它動得極快，以一種不尋常的旋轉動作，使得人的眼睛和心理都難以追隨。這傢伙輪流將一隻腳做支點來轉動整個身體……它的速度很難估計，但每小時至少也有三十千米。

科學家把它們剖開，發現它們類似於機械和生物結合的cyborg。這種章魚形象成為無數科幻片的參照，2005年湯姆克魯斯主演的《世界大戰》中，一種巨大三足怪物橫行地球，看似是巨大化八爪魚，其實是能發射射線的純機械。

漸漸地，三足變成四足。在《攻殼機動隊》里，塔奇克馬作為泛用型城市近戰武器，優點不言而喻。四足機器人在複雜地形中如履平地，突入廢棄倉庫，在水渠縱橫的立體空間里爬上爬下。塔奇克馬仿蜘蛛設計，初代肢體末端是滾輪，第二代升級版變成鋼爪，抓地性更牢，兩隻前足則搭載機槍、繩索、鉤爪等使用工具，背後的圓筒可以載人，閑時還能出門遛遛孩子。

四足的塔奇克馬一經問世，又成為無數科幻經典的參考。電影版《攻殼機動隊》里，維塔工作室設計的藝伎機器人充分參考這種形態，一旦遭遇攻擊，身體由頸部90°後折，四肢改變角度，形態接近蜘蛛，外觀甚是恐怖，但極度靈活，槍林彈雨中，還能拖著人質躲過少佐第一波攻擊。

貳瓶勉的賽博朋克漫畫《Blame！》中，被硅基生物主宰的宇宙空間，也出現了大量這種四肢爬行的人型機械，成群結隊，所到之處有如蝗蟲過境。

《黑客帝國》中，Matrix帝國製造的機器是多爪的巨烏賊。電影的設計者曾說，昆蟲是最合理的生物形態，所以尼奧進入帝國首都時，面對的是一群爬來爬去的機器。

稍稍回顧進化史，地球上最長壽的生物始終是蟲子，其獨特的身體結構支持著它們在地球上存活了近億年之久，是高度適應地球環境的產物。昆蟲狀的多足機器人可以跪下、站起、跨越障礙、攀爬、跳躍、抓取，雖然沒有輪子跑得快，但彌補了輪式、履帶式機器人無法進出垂直空間的缺陷，以及球形機器人無法複雜操作的遺憾，又有二足機器人無法比擬的穩定重心，在複雜空間、靈巧度上，綜合性能最為出色。

我懷疑，就連Space dandy里的吸塵器QT，也比多數強大的雙足機器人泛用性更廣。QT能手腳並用地快速穿過巨型垃圾填埋場，擎天柱在這裡，只能絆跟頭。

不過，多足機器人，就是機械進化鏈的終結了嗎？

3. 對不起，關節炎又犯了

「多足機器人的困境，也許才剛剛開始。」Google放棄收購波士頓動力時，給出了這樣的理由，無疑給可愛的塔奇克馬來了當頭一棒。機器人是個構成十分複雜的智能體，組成部分包括動力模塊、執行機構、感測部分等很多方面，其中最要命的，是關節。

關節是機器人的阿喀琉斯之踵。雖然有著很高的自由度，幾乎適合任何軌跡或角度的工作，但目前機械關節多使用液壓元件，編程和計算機模擬過程的時間耗費長，易損耗。就算單說機械結構，機器人的關節也承受著大多數能量衝擊，比起人類，他們更容易患上關節炎。

把桌上的塔奇克馬手辦反過來數一下，幾條腿上至少10處球形關節，大戰一場，其損耗度和脆弱性可想而知。

當然，機械關節除了球形，還有軸型。軸承可以替代球狀關節，但軸承除了有旋轉死角，還更易鬆動。迪士尼動畫片《星銀島》里，賽博格老爹Silva就是吃了軸狀關節的虧，關鍵時刻螺絲鬆動，腿病發作。這種機器的運行體驗，就像剛買3天的任天堂3DS遊戲機：老闆，松軸了啊，換一台。

關節損耗不解決，高級AI塔奇克馬的晚年，很可能像原作一樣，調去建築工地搬磚，或者在醫院樓頂曬床單。反觀科幻史上寥寥無幾的非生物型機器人，倒是一個比一個活得長久。HAL9000瞪著無辜的圓眼睛，熬過千年時光，TARS優雅如同快銀，壞了擦擦重啟還能用，Samantha甜美的聲線將你包裹，而她根本沒有實體，靈魂在網路中永生。

這些「機器人」多半只能專用而不是泛用，但在形態上卻給出了很多啟發。現實中，世界各地的尖端機器人研發團隊如CMU、MIT，都存在著大量怎麼看都不像生物的東西。

形態計算研究表明，具備強大計算能力的身體表現出高度靈活的動力學。在大多數傳統的機器人設計中，比如Asimo和Atlas，這些屬性被刻意壓製為通過建模控制的機械動力。

有些業內人士認為，軟體機器人比剛性機器人擁有更強大的能力，不亞於液態金屬。一旦擺脫剛性的機體，許多機器人都可通過「生物如何利用身體完成基本動作」的思考製造出來，比如歐盟項目ODTOPUS中的被動硅膠手臂（靈感來自於章魚，可以用於進行複雜的計算任務），再如《超能陸戰隊》里的軟胖又萬能的大白(●—●)

目前，這種設計思路被稱為「形態計算」，它建議，某些機械部件的控制（例如行走或抓取），完全可以外包給身體，因為這些功能已經「編碼」在身體中。把身體看作是可以利用的計算資源，使任務變得更容易，機器人被公認為缺點的複雜性，變成了強大的優質。

「他們不用造船，他們自己就是船。」克拉克如此描繪高等智慧。美國航空航天局的無尺寸限制結構機器人Super Ball Bot，已經用於行星探測，他們隨時可以自我組裝、拆解甚至毀滅。機器人仿生，也許本來就是錯誤的路。

話說回來，人類雖然弱雞，但是自然進化千萬年已經非常合理，而人類的造物，成長之路還很漫長。在研究機械形態進化的道路上，理解我們的缺點，會讓我們更理解自己的了不起。

關鍵詞：#科技# #工作坊#

責編：兔子瞧

作者：船長，宅學家，碳酸飲料驅動型打字機，太空美學研究員。

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