#5[現代迷思]波士頓動力的Atlas機器人，可能與你無異

健行學宮第5課

我從沒想到過自己會轉行從自控領域走到了健身領域。

但更沒想到的是，在做教練的過程中我知道了人體的意識轉化為動作就是一個閉環控制系統。這樣我其實又干回了老本行——通過觀察對象的動作模式，分析肌肉的感測器或執行器是否出現了問題，然後再通過動作的訓練修復這些。儘管控制對象不同，但是有個相通的方法。

但今天這種想法將繼續改變，那就是——連控制對象的界限也在變得越來越模糊，我們將越來越難以定義人與機器的區別。目前雖然仍處於機器人發展的初級階段，但已經夠讓我們驚嘆和深思了。

大家說，如果能活到那一天，有兩個工作內容，一個是訓練機器人的神經網路，讓它學會做體操，另一個是訓練更換了高科技下肢的人類運動員，提高跑步成績。這算是一個職業還是兩個職業呢，到時候該叫我健身教練呢還是控制工程師呢？

我自己並沒有答案，我也不知道我的有生之年有沒有可能面臨這個問題。

說到波士頓動力，大家為什麼覺得驚嘆，因為那個後空翻嗎？而我覺得大家很有感覺的原因是它更像人了，儘管還沒到那麼像的程度。

它的種種動作與行為都讓我們產生了強烈的認同感，在90%相似度以下時機器越像人，人對機器就越有好感。這就是「恐怖谷效應」，Atlas處在我箭頭所指的爬坡階段。

波士頓動力有「虐待」新機型的傳統，這個用棍子戳倒的視頻會讓一些人產生不舒服感覺，這很正常，你已經和Atlas產生了聯繫感，就像你看到下面的摔倒視頻會感覺它很可愛一樣。

Atlas在外形上不如很多其他的人形機器人，但它的動作模式很像人。

這個不是沒有原因，波士頓動力公司本身就來源於MIT的仿生實驗室。如果翻翻人家的家譜，你會知道Altlas不光使用了雙足平衡模式，還使用了類似動脈的液壓系統，使用了類似骨頭的格狀中空結構，這些都是有意貼近人類結構設計的結果，並最終產生了最像人類的機器人。這和一些裹著人形皮囊的Siri手機有著天壤之別。

我們人類籠統的說有八個方向基本運動模式，前俯（彎腰），後仰（伸懶腰），左旋，右旋（轉體運動），左上到右下，右上到左下（投擲棒球，網球發球），左下到右上，右下到左上（打高爾夫球，羽毛球反手高遠球）。可以說所有的人體運動都是由這八個方向基本運動模式組合而成。而且人類之所以稱作人類，也是因為有其運動的獨特模式，比如這八個基本模式組合成的走路動作，其間的動作模式（你也可以理解成各關節的活動順序）就定義了我們和猩猩的行走是有別的。

我們看看Atlas會做幾個？

前後跳躍的動作就是俯仰動作模式的整合，在起跳階段軀體伸，下落階段制動，軀體曲。

旋轉360度跳躍就是左右旋轉動作的整合應用。

走路，跑步可以看做是機器人在交叉方向上的綜合應用，不在波士頓動力最近發布的這個視頻內，但之前發布的PETMAN走路視頻也很不錯，雖然看上去笨拙了點兒，但如果不告訴你這是機器人，你也許分辨不出是不是人在走路。

你看，Atlas能做到所有的人類主要動作模式，而且它在動作整合的結果上顯然是令人驚嘆的。

而且從結構上說，Atlas也將人體的主要活動樞紐模仿得很像。比如可以對照出人體的核心，髖關節，肩關節，這三個主要關節。這三個關節只要協調好，力量傳導會很高效，能夠發揮出人類的最大潛力。我們可以看看做後空翻時，Atlas與人類的對比。

動作模式是一樣的。起跳後先有一段軀幹靜止在空中的過程，此時雙腿在空中迅速靠近中部身體重心，縮成了團後，剛才腿部的動能轉化為軀幹的旋轉，軀幹快速的旋轉並同時落地，著地後屈膝緩衝，最後由蹲為站。我們可以知道，這和人類相差無幾。

然而現在看來，機器人和人類不同的地方也很明顯。

我們可以看到它在走路時依然笨拙，可它又能夠做出像運動員這樣極少數人才能夠做出的動作，這和真實的人類又非常的不同，這是為什麼？人類總是先能做好基礎的動作了，才能夠做更難的動作出來。如果一個人走成了上面視頻的那樣，怎麼能期待他會做後空翻這樣的高難動作？

其實多想想也不奇怪，仿生學本身就不是大家想像中的那樣。你或許還以為雷達是科學家受到蝙蝠的啟發才開發出來的，實際上並不是。眾所周知，雷達在二戰時期就已經投入實戰了，雷達的原理是人類自行設計出來的。直到1983年科學家使用電子測量器，才證實出蝙蝠發出超聲波定位。只能說人類經過思考解決了的問題，後來發現生物界經過千百年的進化也出現了一樣的解決方案，英雄所見略同而已。

比如Atlas，使用了人形結構，這算是對人類的仿生。但之後的事情則不一定與人類完全一樣。比如我之前所列出的，使用了動脈形狀的液壓系統，仔細看，其實是為了更良好的散熱，而不是像人類那樣讓血液變成能量通道。關於控制策略，目前更是與人類有本質不同，Atlas目前最可能使用的仍然是經過良好調試的ZMP演算法，不是對人類大腦的仿生，比如神經網路。也就是說，這是被設計出的控制策略，儘管這個控制策略也對人體的步態模式進行了仿生，但深度遠沒到仿生大腦這個層次。

研究表示，波士頓動力在機器人站穩期間，採用踝策略調整身體平衡，小擾動採用髖策略調整身體平衡，大擾動採用胯部策略調整身體平衡，這一點和真實的人類相差無幾。

平時你站立的時候利用踝關節調節身體的平衡，站立中接球的時候髖關節會活動來提供緩衝，別人重推你一下你會向前踉蹌以防止摔倒。這一點你在Atlas上看得很清楚。

然而這只是結果相似罷了，機器與人的實現途徑完全不一樣。人類出生什麼也不會，只能躺在床上。在一年半內自己通過探索學會了翻身，坐起，蹲下，站立，勉強的走路，直到6-7歲才能夠像成人那樣熟練的走路。人類的運動機能是不斷訓練發展而來的，不會出生就有。

而且，如果不做訓練，人的運動機能會退化，比如你天天坐在電腦前上網，出門就容易駝背和探頭，這都是由於你的身體俯仰功能（後鏈）退化導致的。然而這台機器當然不會出現這個問題，走路是寫在晶元上的程序，Atlas在不斷電躺在床上10年後不會出現不會走路的情況，機體可能老化，程序不會變化。

換一個角度考慮，如果Google沒有賣掉波士頓動力，而且堅決的在Atlas身上推進deep learning並且成功，那麼前兩天的視頻標題就會是「突破圍棋界，Atlas 30分鐘就能自己學會走路，2小時後會後空翻」，你的感受會是什麼呢？這就是「恐怖谷效應」的後半句——如果機器人與人類的相似度在90%到100%之間，那末人類將產生巨大的反感——2小時就學會了後空翻的Atlas，48小時後會了什麼呢？這種機器人霸權會不會控制在單一組織手裡呢？

使用了深度學習的Atlas不光是形態上對人類的模擬，更是靈魂上對人類的模擬。哦不，是做得更好。你和Atlas對打，它的強度是你的m倍，它的響應速度是你的n倍，它的策略解算時間是你的k倍。你在受到200kg的重量時會骨折，使用中空碳纖維網格結構的Atlas在受到2噸壓力時也沒有問題；你要學習10000小時才能掌握一門技能，而Atlas只需要幾秒鐘。看看下面的情節，你覺得在未來，你和Atlas誰更有可能做到Neo的程度？

未來又會怎樣？可能是這樣——

2018年，某年輕人在大學寢室中使用英偉達顯卡做遺傳演算法，成功讓樂高玩具行走

2025年，某公司研發的搏擊機器人「纏雅塔」贏得當年MMA冠軍，人類對手提出申訴，認為該機器人使用的絞技人類不可能達到這麼大的力量做到。該機器人的調試工程師的後台顯示當時最大出力沒有問題，然而有人聲稱該公司篡改了實時數據

2050年，「機器人員工」佔比達70%

2073年，美國實現了零人類傷亡控制古巴，佔領該國10年期間一度只有數百人在綠區，然而被佔領國達到了全域監控與巡邏

2075年，某人頭顱成功嫁接到了機器身體之上，他的壽命從此取決於腦神經老化速度

2095年，人類吃喝用度全部由機器人生產並智能分配送至家，不必從事體力勞動。99%的人類從事服務業，健行學宮等健身專欄大受歡迎。運動，娛樂，創作佔據人類90%日常時間。

2099年，伊朗與伊拉克宣戰，背後則是兩國的代理人戰爭。伊朗黑客侵入了對方黑掉了敵我識別系統，機器人將所有人形生物視為消滅對象。國與國的戰爭演變為機器人與人類的戰爭，巨大的實力對比讓人類犧牲殆盡，人類聯合抵抗陣線守衛先鋒成立

2121年，守衛先鋒終於在5千米地下實現了人腦與硅基神經網路的整合，人類不光有了機器人的所有能力，還有機器人所沒有的創造力與自我意識。這時的人類，生物部分就只有大腦了。然而卻有了新的可能，比如阿貢，冰門升起來吧，蛇皮走位等新技能，人類逐漸挽回敗局

2250年，機器人進化出了意識，與人類和解，皆大歡喜。守衛先鋒作為仇恨組織被迫解散。人類長期處於百年前奴役機器人的罪惡感中，機命貴組織興起，開始佔領議會，常委，杜馬席位...