人形兵器深度研究报告

来源 :科学Fans | 被引量 : 0次 | 上传用户:ANDY_YANG2005
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  在变态机甲打kaiju(开菊兽)的故事情节里,在拉民·贾瓦迪谱写的燃爆的音乐中,人民群众“喜大普奔”地为《环太平洋》贡献了票房,成为首部中国大陆票房超过美国本土的引进电影(制片人估计此刻正在琢磨,如何在续集里面安排更多的中国人进去)。
  纵观引领各种风骚的机器人,变形金刚是具有智慧的硅基生命体,钢铁硬汉少了点人文的意思;高达叱咤风云几十载,奈何30多年过去了,有些科幻设定居然开始变成现实;《铁甲钢拳》里的拳击机器人倒是卖得一手好萌,可战斗力差了点……
  当一个充满金属气质与设计感的人形兵器不容易,当一个人民群众喜闻乐见的机器人更不容易。鉴于此,本刊决定做一份关于人形兵器的深度研究报告出来,尝试探讨巨型人形兵器的各种可能性。
  研究课题一:钢铁气质
  机甲必然是要有钢铁气质的,就好比壮男如果没有八块腹肌都不好意思和人打招呼一样。
  初级装备:钢铁外骨骼
  很好,这个很容易实现,不必动用什么机器人就可以做到。穿上《钢铁侠》里托尼为自己所设计制造的机器铠甲即可。穿上它,你立刻就可以不费吹灰之力便单手举起保时捷跑车。你想外出旅游,根本不用再为买不到特价机票而犯愁,来一个公主跳,转眼就能从美国飞到阿富汗,只等八戒在地上喊:钢铁侠,快收了神通吧!猴哥跟不上了!
  在生物界中,外骨骼成了节肢动物门动物外壳的俗称,比如螃蟹壳。从严格意义上来说,外骨骼不含钙,而是几丁质化合而成,以保护内部柔软的内脏,提防着任何一个想吃蟹黄的家伙。拥有外骨骼的生物都有一个特点,无论螃蟹、龙虾还是独角仙,都不会长得很大,因为“骨骼”长在外部,撑不起软糯糯的组织。所以,任何一个正常的设计师都不会考虑外骨骼的机甲,如果非得做一个外骨骼兵器出来,那一定是坦克。
  不过,人类倒是从没有停止过外骨骼动力系统的开发,它的原理就是将一套具有动力的行动机械穿戴在人身体上,以协助人类完成某些行为动作。比如一套可以提供动力的辅助行动装置对于残障人士来说,如同再次新生。对于军人来说,是长距离野外行军的有力保证。外骨骼动力的开发历史已经很长了,早在1965年,美国通用电气便开发出了全球第一套动力外骨骼系统——哈迪曼。
  晋级装备:遥控机器人
  打架这么有“意思”的事儿如果放在未来高科技背景下,人类还好意思站在搏击场上么?一群机器人在电光火花中互掐脖子才好看!《铁甲钢拳》提供了一个看上去具有“文斗”气质的方案——遥控机器人。
  《铁甲钢拳》里的那些拳击机器人,就都是靠类似于游戏机手柄一样的遥控器操控。左勾拳、右勾拳,不必费劲,扭一扭手柄就可以做到。给人的整体感觉如同你操纵的PS3的游戏手柄玩着《高达无双》一样,控制着机器人一阵乱战。比游戏稍高阶一点的是电影里那个名叫“超恶男子”的机器人,还拥有一块声控程序板,只要事先把声音指令与对应的动作一一录入,到了赛场上,对着专用话筒喊出“组合拳”,它就可以连贯无误地打出一套漂亮的组合拳了。
  就遥控兵器来说,这其实是军事科技专家做梦都在想的事情,近了说无人机,远了说二战时期的纳粹德国鼓捣出的一个线控小坦克,专门带上炸药然后通过遥控往敌方坦克肚子底下钻,然后引爆。后来德国人发现问题了,与其近距离冒着风险遥控一个小坦克,为啥不直接操纵反坦克武器呢?好歹还有那么一丁点射程。
  如果开发遥控机甲,那么必须具备这样几个东西:信号发射与接收系统、数据链、卫星中继与中央控制系统。未来武器系统必然走向无人化,在可以预见的未来,一个猥琐的胖子远程操控炫酷的战斗机甲不是没有可能。因为地球的曲率,以及作战指挥的协同整合,后方发出的作战指令必须首先发射给轨道静止卫星,然后经过N次卫星中继之后才会发射到远方的战斗机甲上。所有的数据传输,全部共用一条数据链,那么作战指挥部的军官才能第一时间掌握每一个机甲的战斗作战位置与作战情况(怎么跟玩“星际争霸”游戏一个意思)。
  高级装备:操作型机甲
  前面说到了遥控机甲,但这种方式也有一个潜在的巨大威胁——干扰。如果卫星被打坏,或者黑客入侵控制系统,或者数据传输被干扰,再强大的遥控机甲也只是一堆废铁。在1979年就面世的人形机甲祖师级动画《机动战士高达》中,富野由悠季大神就想到了这一点,在他的设定中,已经走向宇宙的人类已经掌握了一种“米诺夫粒子”的黑科技,能够让所有无线数据传送失效,唯一的战斗方式就是驾驶移动兵器近身作战,高达与扎古则是移动兵器中的佼佼者。
  在电影《环太平洋》中,所有机甲的操作方式和高达一样,全部是人类在驾驶室内完成,只是具体设定上有一点差别,《环太平洋》中操纵机甲更像是多蒙·卡修在《机动战士高达G世纪》中的方式——机器人的动作与驾驶员同步。唯一不同的是,多蒙·卡修的师父名叫“东方不败”,不仅传授他中国功夫,一招“石破天惊拳”更是称霸高达G世纪。对于《环太平洋》续集的编剧来说,考虑中国功夫这一元素还是很靠谱的。
  《机动战士高达》中,各种机体的驾驶方式也很值得研究,大致而言分两类:一种类似于驾驶战斗机,机甲具备较低的人工智能以辅助驾驶员;另一种虽然也类似于前者,但机甲具有“精神感应骨架”,可以通过检测驾驶员的脑电波以完成战斗动作。
  富野由悠季设定“精神感应骨架”,以上个世纪90年代大热的《机动战士高达·逆袭的夏亚》为例,u高达就能够实现驾驶员通过意念控制“念动浮游炮”无死角攻击敌机,这绝对属于科幻级的剧情设定。到了本世纪头一个10年,英特尔与卡梅隆大学共同设立了“环境感知实验室”,以脑科、神经科、心理学与人类行为学专家为基础,辅以人工智能技术专家与数学家,开启了机器人环境感知的步伐。
  所谓环境感知,你是否希望自己通过意念控制鼠标或者控制DOTA里面的英雄?如果可以实现的话,你的“微操作”能力会不会爆表?好吧,针对残障人士设计的意念控制的鼠标与键盘已经面世了。我再告诉你,意念鼠标只是“环境感知技术”的初级阶段。   环境感知的基础,是建立在传感器、数字算法、人工智能与微处理器技术上的。比如一个残障人士很费力地从椅子上起身想端起水杯的时候,环境感知可以通过传感器扫描人的脑波信号,或者通过视觉传感器扫描人体动作并预知他的下一步行为,然后得出结论:他想喝水。于是,机器人主动走向人类并端起水杯……
  研究报告
  1.全包围外骨骼适用于轮式或履带驱动的地面装备,从生物界的例子来看,外骨骼系统无法开发出巨大的人形兵器。
  2.钢铁侠作为一个小个子外骨骼单位,战斗能力超强,但是,如拳头大小的小型核反应堆现目前仍属于人类尚未掌握的“黑科技”。
  3.遥控机甲技术并不难,但当面对实力相当的敌人时,数据链存在被摧毁的可能,那么所有机甲会变成一堆废铁。
  4.环境感知技术的长远发展,不仅仅会改变人类的生活方式,一旦战争狂人掌握此项技术,也可能用于邪恶目的。
  研究课题二:机甲需要理智与情感吗?
  当你的电脑当机的时候,你肯定希望电脑显示屏上出现类似的字样:我的内存松了、温度过高、电源供电不稳等字样。再高级一点,单独开车的人实在无聊,要是汽车能够和他聊上两句,估计也是一件惬意又惊悚的事情。
  人类肯定希望机器具有一定程度的智慧,因为人类很容易犯懒。机器帮你写作业,帮我编杂志,想起来都觉得美……但,机器人造反怎么办?
  在影视作品中,《攻壳机动队》中的塔奇科马搭载学习型AI,多台机器在不断学习中形成了各自迥异的人格。在最终话中,大量难民即将面对核弹轰击的灭顶之灾时,塔奇科马们决定用搭载自己AI的卫星阻拦导弹,以牺牲自我的方式救了一大群人。
  凡事都有反例,在詹姆斯·卡梅隆执导的《终结者》中,天网原本只是个学习型AI,辅助美军司令部的信息处理,谁知这厮智商越来越高,然后引诱美国与俄罗斯的核弹相互攻击并成为地球霸主,最后一丁点儿人类与机器人开启了战争序幕……
  一般来说,当机器人因智慧而具有了“情感”,也就是当机器人产生了“我”这个概念时,就是人类感到恐慌的时刻。
  我喜欢你,《机器人管家》里面,执着了200年爱恋的机器人梦想成真,他成了一个有血有肉的人并与爱人相伴终老。虽然觉得匪夷所思,但人类还可以接受。
  我要统治地球,《终结者》里面的天网不甘心做人类的工具,挑起世界级核战。人类在这个故事里面,反抗的机会都没有。
  我要变成机器人,《攻壳机动队》里的某些奇葩人类,不仅全身机械义肢化,有些甚至将记忆全部转换为数据后游弋于互联网。
  以上,机器人产生“情感”不仅仅是技术问题,同时还是一个伦理问题,涉及到机器人的社会地位,人类回忆的数字化与人类的机械化等等一系列问题。虽然阿西莫夫在《机器人与帝国》中将机器人三大定律扩充为“机器人四大法则”,但他没有意料到人类思维数字化、人类身体义肢化以及机器人情感诉求的伦理问题。
  这里要说明的是,自动化并不能算是纯粹的人工智能。以我们熟悉的大型客机的飞行管理系统为例,在全球定位系统、飞行控制计算机与各种传感器的配合下,它确实可以在飞机起飞后完全解放飞行员。但是,这个系统只是一个按照程序执行指令的机器,它的程序简化成汉语大概是这样:
  如果飞行航迹与航线偏离,结合全球定位系统修正路线;
  如果飞机直线航行时未处于水平位置,则调整飞行姿态;
  如果气象雷达发现大型云团,则告警飞行员;
  如果顺风达到一定级数,则降低油泵的喷油量……
  你发现没有,在程序设计语言中,这种程度的人工智能将大量使用到“if”这个命令。当遇见什么样的情况,我就应该实施什么样的动作,这就是程序。因为它简化了人类的工作,所以勉强算基础性人工智能。
  那么理想的人工智能是什么呢?是不是具有一定程度的学习思考能力?比如地面塔台要求航线偏离,不然就要撞机了,恰好这时飞行员都睡着了(虽然这几乎不可能),而自动控制还是“如果航线偏离,予以修正”的话……如果有学习思考能力,在过去的飞行过程中便能学习飞行员的处理方法:哦!塔台要求更改航线以避免撞机,转向吧。
  文/彭一平
  研究报告
  1.一定程度的智慧与思考能力还是应该有的,但谁也不能保证AI不会进化成一种独立思考的机器,万一它想罢工可怎么办?
  2.有限的学习思考能力或可尝试,但这个“度”估计很难掌握。
  3.无论机器人变人还是人变机器人,伦理问题是一个极大的挑战。
  研究课题三:幻想到真实有多远?
  对于人形兵器的划分,游戏界大名鼎鼎的万代公司旗下的“眼镜厂”推出的《超级机器人大战》系列游戏最有意思。这游戏有个很独特的设定,就是将各种动漫作品中的机器人融合到统一的剧情之下时,对机体的属性进行了有趣的划分,即将机体划分为超级系和真实系:超级系看起来华丽厚重,真实系用起来轻灵飞舞。
  那么从超级系到真实系,最后落脚到现实,真的可以出现吗?那就得探究下这些设定哪些算是靠谱,哪些终究只是幻想。超级系:
  啊呀!你敢更扯淡一点儿吗?
  首先来说说什么是超级系吧!
  当你开始游戏,有一台机甲出现在你面前,你兴高采烈地驾驶它开始战斗。这台机器人是如此魁梧以至于重达数百吨(这个数据是我瞎猜的,但以等比例放大来看,比《环太平洋》里的危险流浪者轻不了多少);当你使用它与敌人交战时,你发现你的机器人装甲厚到别人揍你就好像是搔痒。你揍别人的时候掏出来的不是光束步枪也不是火箭筒,而是一把明晃晃的宝剑;你陷入困境的时候你的机器人突然和你说话;你陷入昏迷的时候你的机器人居然自己跑去把敌人轰飞了……最重要的是,这台机器人有时候并不是一个人在战斗,它会与兄弟伙们突然合体,变成更大块头的家伙!   如果上述情况出现两个或两个以上,恭喜你,你拿到了一台超级系的机器人!
  实际上通过以上的描述就可以知道,不少动漫作品当中的机器人是基于“非逻辑性理论”建立的,是在常识中不可能存在的。
  正因为常识中不可能存在,它们的设定往往会忽略一些细节(比如机械骨骼是怎么制造的、其运动方式是否符合物理规律等),而是会重视达成超级系这种神迹一样结果的原因。
  举个最简单的例子好了。
  《天元突破》这部作品中的机体“红莲裸眼”。这台机体在最终形态之下,居然可以把一个类似银河系的星系(是的,你没有看错,就是我们太阳系所在的银河系,直径约10万光年)当成小飞镖一样扔出去攻击敌人……喂,这个力量也太恐怖了吧,简直可以毁灭宇宙了!
  总而言之,超级系的机器人就是这样,它们的存在是那么不合理,但是,它的存在也有着独有的魅力。虽然它实现的可能性几乎为零,但却承载了少年少女击溃巨大而又邪恶的敌人、维护正义与真实的梦想。
  真实系:道理很通畅,但也不那么真实……
  说完了超级系,再说说真实系。
  还是一开始的场景,你需要搭乘一台机器人去消灭敌人,维护正义,这时,你的面前就真的出现了这么一台机器人:
  它的装甲是如此脆弱,只要一不留神中弹,基本上就要回库维修甚至换零件;它其实也并不脆弱,因为你发现它的运动性能实在是太过于优秀,体型小巧而机动力超强,哪怕是漫天导弹,也可以轻松回避,在敌人一轮又一轮徒劳的攻击之后,它悠闲地进行了防守反击;它使用光束武器和实弹攻击,显得有些火力不足,可是它能做到弹无虚发,招招攻人弱点……
  最重要的是,如果你驾驶的这台机器人不幸被击落,没关系呀,因为人类已经掌握了制造它的技术,后续还量产了好多呢!你可以随便换……
  没错,以上就是真实系机器人的特点了。之所以说它是真实系的,首先它虽然是科幻的产物,但依然有着严谨的设定。
  比如:
  NO.1《超时空要塞》中的VF战机系列
  这种外表看起来和现在各国空军装备的常规战斗机很相似的机器人,最初设定的时候还真的来自于美军海军航空兵的F-14战斗机,有着严谨的机械设定,甚至于连驾驶舱内的扬声器都有完整的规格(号称能让驾驶员的声音提高90分贝,为了喊口号更方便吗?)。
  在动力方面,VF战机使用的是热核聚变为动力源,虽然说核动力飞机在目前看来还并不是一件很美好的事情(谁希望脑袋顶上飞一个类似核弹的东西?),不过和盖塔机器人的盖塔射线动力源相比,这个设定已经非常真实了。另外,由战机形态——保护神形态——机器人形态三段变形的设定,在技术上也并非不能实现(F-14战斗机就是可变后掠翼)。例如现在就已经发明了垂直起降的喷气机,这种垂直起降方式,恰好和VF战机的保护神形态很接近。
  NO.2《环太平洋》中的“贼鸥计划”系列
  首先其动力源是可实现的(核能或者电能,关节动力也来自于柴油机)。其次,它的高度以及重量也是在可接受的范围之内,可以实现量产化。最重要的是,它太不结实了,被怪兽啃一啃就坏了……
  NO.3《高达》系列
  重点说说这个。
  如果我们以高达这个典型的真实系机器人为例,看看需要做哪些工作。
  1.动力源
  首先最重要的,就是动力源。要想驱动一台十几米高的大家伙,而且还得让它四处活动,飞来飞去,需要的能量是非常可怕的。以目前的技术来看,人类掌握的最强大的动力源,当属核动力。但是,核动力运用到机器人身上,似乎并不美好。我们目前的核反应堆体积庞大,操作复杂,需要时时刻刻警惕核污染。以核动力驱动的潜水艇为例,哪一个不是一百多米长的庞然大物呢?上面的士兵配备也需要在150人左右才能维持潜艇的正常运转,非常不容易。
  还好,在高达的世界里(这里仅指宇宙世纪的高达系列),有一种基于米洛夫粒子(该设定下的一种科幻粒子)而开发的核熔炉。反应堆体积非常小,而且没有任何放射性污染,简直是真实系机器人最佳的动力源之一。
  2.材料
  解决了动力源,接下来我们得考虑一下由什么材料来制造这台真实系机器人了。这种材料,必须韧性和刚性两手抓两手都要硬。因为机器人的活动幅度很大(可以想象,它的个头本来就很大,任何动作都不是一件小事),如果韧性不够,就意味着容易出现金属疲劳,最终会自我解体。如果刚性不足,就意味着它无法抵抗强大的冲击,刚性不足的材料都会让驾驶员送命。
  可惜,在材料方面,刚性和韧性经常是矛盾的,此消彼长的。在很多工程应用上,只能说照顾到韧性的刚性,或者兼顾了刚性的韧性,很多合金就是为此而诞生的。
  在高达的世界里,传奇式的主角机体大多采用了高达尼姆合金,这种合金真的是又有刚性又有韧性,怎么变都有型(有些高达是可以变形的哦),怎么打都不坏(仅限于实弹)。
  3.控制
  诚如之前所说,哪怕是相对超级系而言身材渺小的真实系机器人,也有十几米高。在这种状态之下,双足行走并不容易,类似昆虫的多足控制才相对容易维持平衡。然而,如果是多足的话,要让机器人做出很复杂的动作,操纵方面又会比较吃紧,需要很强大的人工智能进行辅助。
  更重要的是,缺乏美感呀!
  解决的方法是,使用各种形式的喷射器来维持动作控制,只要有了足够多而且设计精妙的喷射器,不仅可以解决主推进力让机器人迅速移动,为了调节平衡和姿势,小型的喷射器也可以大量安装。
  在高达的世界里,采用了一种名为“质量自主移动自动姿势控制装置”的系统,可以让高达在运用主推进剂进行运动的情况下,对各活动肢体进行姿态控制,能使单个肢体做出自然活动,并使机体达到优秀的平衡。
  当然,除了这三项基本点之外,要想打造一台真实系机器人还需要考虑很多问题。比如,人工智能的使用、传感器的使用、后期维护等等。   其实说了这么多,你会发现真实系在目前看来也并非是真实的。究其原因,还是因为太过于巨大的体型和人形外观并不相配。从机械角度上来说,双足机甲太过于巨大,就会在平衡和机动力上花费更多的心思,而实现这些也并不容易。
  文/竞天泽
  研究报告
  幻想到真实的距离还真不近。
  报告附件
  绝密:从《环太平洋》探讨机甲的设定起源问题
  (提醒:本文对话纯属虚构)
  采访人:特约记者 暗号
  被采访人:《环太平洋》的导演吉尔莫·德尔·托罗
  暗号:最后,我们有幸进入《环太平洋》的导演吉尔莫·德尔·托罗的住所,位于洛杉矶郊外、摆满各种手办、模型和旧家具的私人宅邸“荒凉山庄”,对这位重度怪兽爱好者进行采访。
  导演你好。我们知道,在现实社会中,用于工业的机器人一般不以人类作为拟态,只是用电脑控制机械。而人形机器人进展还比较缓慢,更不必说大型人形机器人。
  托导:是的,不过这其实是个翻译问题,中文“Robet”对应的词是“机器人”,这个翻译暗示了它们必须是人形。然而现实中的“机器人”确实不必是完整的人形,因为它们的工作大多是简单机械的,比如组装iPhone的工业机器人看起来只是一只机械臂。而人形机器人,显然更适用于复杂的人文环境中,像服务业、娱乐业、医疗等,因为它们的工作环境更复杂,更具有不确定性,并且要求与人类交互影响。你们中国的刀削面机器人就是很好的例子,你总不希望走进饭馆,有一条大腿跑过来和你打招呼吧。
  至于我们的大型机器人,虽然是战斗用的,但战场仍然是个复杂的环境,我们认为仿生是最好的主意。你也看到电影中有一幕,机甲将一艘危船轻轻捧起,航空母舰可做不到这一点。
  暗号:可是先不说大机器人的材料能否承受它自身的应力,它动作的灵活性又如何保证呢?目前的技术显然达不到这一点。
  托导:这都不是问题,因为我们的设定是神经连接。这样人就可以通过神经系统直接控制机甲,它的平衡、格挡等等动作只要依靠驾驶员的本能反应就行了,因此这些复杂动作都是可以实现的。而且我们还可以给它加上功夫。你看,通过神经连接,机甲可以拥有和驾驶员一样优秀的格斗技术,比如“暴风赤红”(导演说到这里拿出一个模型)的格斗风格源自拳击和中国、泰国功夫;“危险流浪者”则使用了综合格斗;而最新一代的机甲,澳大利亚的“尤里卡突袭者”,它的动作则来自……
  暗号:哇,一定是更厉害的格斗。
  托导:(严肃地放下模型)不,是美式足球。尤里卡的动作风格借鉴了前美国国家橄榄球联盟球星莱斯特·海耶斯,其因碾压式的球风被称为“性骚扰者海耶斯(Lester the Molester)”。
  暗号:……好吧。可我还是不明白,为什么大家非要把机器人设置成人形呢?
  托导:套用阿西莫夫的说法,因为已有的工具都是配合人体结构而设计的,比如炊具的把柄,汽车的方向盘。与其创造一套新的原则,不如把机器人模仿成人类以适应这套原有原则。不过说真的,人类进化成两足行走,确实带来了一些不便的地方。我们的膝盖变得更脆弱,也更容易得颈椎病。但是机械设计可以使这些演化的代价化为乌有,我们可以针对那些先天弱点进行强化。机器人设计成人的样子,是为了互相解决难题。
  暗号:不不,你知道我指的是打斗。我曾经有过赶猪、杀猪的经历,当时我们三个人无法拽住一头发疯的怀孕母猪。为什么不把机甲设计成兽状,就像EVA的野兽形态那样?美国的军用机器人“大狗”就是做成那样的。还有头部和一些关节的自由度再像昆虫那样增加一点也好啊,我们……
  托导:对,对,我们知道人体结构并不是最适合与兽类肉搏的。你越是模仿人类的形态,就越会受到这种不完美带来的约束。但是,我们要的毕竟是拟人,不对吗?通过大机器人,我们幻想是人类自己打倒了怪兽,如果是换作一头机器狮子,你在看电影时还会那么激动吗?五头狮子合体成大机器人你才会兴奋起来。更不用提在艺术作品中,大机器人可以被方便地赋予人格。你应该也有这种体会,当你买回“暴风赤红”的玩具(再次拿起“暴风赤红”的模型),将它摆成45度仰望天空的造型,你会觉得它是有灵魂的。
  暗号:呃……还没买。
  托导:快去。(再次放下模型)
  暗号:(擦汗)其实有一点我很疑惑,那就是所谓“萝卜片”的存在并不是因为大机器人有多么合理。
  托导:是,是这样的。你看,我们东拉西扯地聊了这么久,却一直就没敢承认一个事实,那就是我自己只是想拍大机器人打怪兽和摔大楼,而你也不肯承认你只是想看这个。我们所有的推理只是在为这种桥段寻求合理性。换句话说,你是想看美国人缩在航母上偷偷发射电磁轨道炮打大力神,还是想看大楼一样的拳头“咚”地一声打到怪兽身上?
  暗号:您是说我们搞出“萝卜片”这种特殊的电影门类就是因为想看大机器人而已?我终于明白了。
  托导:你错了,是因为想卖玩具。
  暗号:……好了,非常感谢托罗先生为我们带来如此颠覆三观的访谈,我们下期再见。
  (文/暗号)
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