擁有一個擎天柱？這不容易！

經濟觀察報 特蕾西·威爾遜/文  毫無疑問，這個讓人有點無奈的夏天終于有一檔電影將引爆我們的熱情，那就是《變形金剛2》。去年夏日，朋友看完 《變形金剛》的評論言猶在耳，“當我從影院走出來時，我覺得一切汽車都可以變形”。就劇情本身而言，這部續集的看點很多：機器人造型改變的傳言、大黃蜂的生死疑問……但現在，我們關心的問題多了一個：具有變形能力的機器人，是否同樣可以在現實生活中大展拳腳？

過大重負的擎天柱

作為汽車人的領袖，“擎天柱”威名赫赫，令人震撼。不過，從工程學的角度看——這個名字有點繞口，“擎天柱”其實是一個自重構機器人。如果我們迂回發問：“想擁有一輛可以變成機器人的真實大小的拖車都需要些什么？”其實心底的真正念頭是：“制造一個真實大小的‘擎天柱’需要什么？”

工程師邁克爾·D·貝洛特的答案可能要令你失望了：“對于自重構機器人來說，工程師們希望讓每個單獨的移動部件盡可能小巧、簡單、成本低廉，便于更換?！?

目前，的確有一些可以自動重構或是形狀可變的機器人已經被用于不同的工作類型。然而，它們卻和“擎天柱”大不相同。

世界上最出色的“行走”機器人是本田公司的ASIMO機器人，總重量只有53.6公斤，以低于每小時3.2公里的速度行走，時間只能持續40分鐘 （電能驅動）。ASIMO機器人的重量比為0.41公斤/厘米，相比之下，“擎天柱”的重量比則要高于13.3-14.2公斤/厘米，是ASI－MO機器人的30余倍——由于通常的大型拖車重量都超過30噸，因此“擎天柱”的重量至少要在35到40噸之間。

“對于‘擎天柱’來講，他的單獨部件甚至有卡車車艙那么大。就算我們可以制造這樣的部件，造價也將極其昂貴。并且，要使整個系統正常協調工作，在現實中幾乎無法實現?！?

即使工程師們想出如何制造 “擎天柱”的大型部件，也很難提供驅動這種大型部件所需要的動力：當 “擎天柱”是汽車形態時，還可以用常規柴油燃料驅動；但是當它站起來像人一樣行走時，所需要的驅動功率遠非一臺柴油發動機能提供的。

另外，讓機器人模仿人的行走動作也并非易事。

貝洛特解釋說：“對于機器人，需要一系列的指令（抬腿量‘x’，前移量‘y’以及落地量‘z’等等）。對于人類來說，并沒有反饋機制——對于腿將落在何處，你的大腦并不需要不停地和腿交換信息。我們只需將腿向前移動，然后落下，使腿準備好吸收腳和地面接觸產生的振動就可以了?！?

當夢想照進現實，結果往往是殘酷的——現在我們知道，要在日常生活中擁有一個像“擎天柱”一樣的機器人是不切實際的。

別樣的“變形機器人”

先別沮喪，看看我們可以做到什么。目前，能改變自身形態或變為其他形態的機器人的確存在。

變形金剛最神奇的地方，自然是它可以變成兩種完全不同的形態。大多數變形金剛既可以變成直立行走機器人，又可以變成汽車等重型機器。一些機器人還可以變形成武器或電子設備。而不同形態的變形金剛，則有著截然不同的威力和功能。

現實中的機器人與此有很大不同，他們通常只執行一件或幾件相關任務。例如，火星探測器——“漫游者”就被用來執行一系列的任務：通過太陽能電池板發電，并將電能儲存在蓄電池中，穿越各種地形，拍攝照片，鉆探，利用分光儀記錄下溫度、化學成分、X-射線以及alpha粒子，還要用無線電波將記錄的數據傳回地球。

但對于上述任務之外的工作，“漫游者”探測器就不擅長了。比如，它不能架設橋梁，不能進入狹小空間，不能制造其他機器人……換句話說，它是可以充當一臺蹩腳的搜救機器人，但卻無法在自動化工廠被應用。

這就是為什么工程師們要開發“變形機器人”。

像“變形金剛”一樣，這些機器人能根據不同任務改變它們的形狀。和人形與拖車兩種形態的變換不同，變形機器人可以有多種形態。更重要的是，它們比真正的“變形金剛”要小得多，一些變形機器人的模塊部件甚至只有手掌大小。

你可以這么認為，本質上，一個模塊就是一個相對簡單的小型機器人，或是機器人的一部分。

模塊化機器人就是由許多同樣的小模塊組成。一個模塊化機器人根據設計和所執行任務的不同，由幾個或者許多模塊組成。目前，一些模塊化機器人還處于計算機仿真階段；另一些也正處于發展初期。但它們的運行都基于同一個原則——多個小機器人聯合組成一個大機器人。

當然，一個模塊本身并不能做什么。要成為一個完整的變形系統，他們還需要具備模塊之間的連接以及管理模塊之間運動關聯的控制系統。

人工智能，“自我”意識

除了尺寸和模塊結構不同外，自重構機器人與“變形金剛”之間還存在一個重要差異——“擎天柱”和其他的“變形金剛”都有自我意識，可以獨立做出決定，它們的智能中樞也就是“大腦”位于體內?！白冃谓饎偂钡摹按竽X”控制它的每一個移動部件，單獨的部件本身幾乎都沒有獨立的智能。

對于大多數模塊機器人，每一個模塊都或多或少存在獨立智能，用于確定移動的方向。并不是有哪個模塊統一支配所有模塊，規劃和移動能力被分散開來。

如果一群小機器人，每一個都自己支配移動方向，結果會是一團糟。其實所有模塊的運動都基于一套幾何學原理，并通過程序算法控制其整體移動。機器人正是通過這些算法和原理，從一種形態變成另一種形態并穿越各種地形。

由于變形十分復雜，機器人并不是像影片中那樣，一步就可以完成大規模的變形，而是通過一系列中間步驟逐漸變形的。例如，一個陣列機器人要從一堆隨機排列的模型變成一個雙足機器人，首先需要的就是組成兩條腿。之后，利用兩條腿搭起的框架構建成機器人的上半身。

現階段，很多機器人都可以獨立進行一些簡單變形。更復雜的變形則需要借助科學家的幫助，通過收集信息進行半自動控制，而非全自動處理。也有些機器人仍停留在開發的初級階段，所有指令都需要從計算機工作站獲取，自身沒有獨立智能。

目前，科學家們正在通過計算機仿真研究適用于每一種機器人動作的理論方法。如果研究成功，該研究成果可以使工程師依照同樣的動作規則理論研制出新的模塊機器人。

不久，通過正確的程序和指令，機器人們可以變成現實中的任何形態，只是，這些機器人還不能像“變形金剛”一樣行走、說話：“汽車人，變形！”

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