标题：拟人机器人
机器人的定义
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，人们提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象；另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人：
1．具有脑、手、脚等三要素的个体；
2．具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；
3．具有平衡觉和固有觉的传感器。该定义强调了机器人应当仿人的含义，即它靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官，使机器人能够识别外界环境，而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些拟人机器人(15张)要素，所以在把机器人理解为仿人机器的同时，也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
1988年祛国的埃斯皮奥将机器人定义为：机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方祛作为研究对象。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”
我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人形机器人和工业机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
中国工程院院长宋健指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”机器人技术综合了多学科的发展成果，代表厂高技术的发展前沿，它在人类生产生活等应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
AI: artificial intellegence
想象中的机器人
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来的夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由4部分组成：
1．生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等）；
2．造型解质（关节能自由运动的金属盖覆体，一种盔甲）；
3．人造肌肉（在上述盔甲上有肌肉、静脉、性别特征等人身体的基本形态）；
4．人造皮肤（含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等）。
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”，“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响，引起了大家的广泛关注，被当成了机器人一词的起源。在该剧中，机器人按照其主人的命令默默地工作；没有感觉和感情，以呆板的方式从事繁重的劳动。后来，罗萨姆公司取得了成功，使机器人具有了感情，导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中，机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正，终于造反了，机器人的体能和智能都非常优异，因此消灭了人类。
但是机器人不知道如何制造它们自己，认为它们自己很快就会灭绝，所以它们开始寻找人类的幸存者，但没有结果。最后，一对感知能力优于其他机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类，世界又起死回生了。
卡佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想像，但人类社会将可能面临这种现实。
原理---仿生机械
bio-simulation machinery
模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。研究仿生机械的学科称为仿生机械学，它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而成的一门边缘学科。15世纪意大利画家达·芬奇认为人类可以模仿鸟类飞行，并绘制了扑翼机图。19世纪出现了不同类型的单翼机和双翼滑翔机。1903年，英国的W.莱特和O.莱特发明了飞机。以后近代生物学和控制论出现，为机器与生物可以类比奠定了理论基础。1960年9 月在美国召开了第一届仿生学讨论会，确立了仿生学学科。1970年日本人工手研究会主办召开了第一届生物机构讨论会，确立了生物力学和生物机构学两个学科，在这个基础上形成了仿生机械学。仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。其中生物力学研究生命的力学现象和规律，包括生体材料力学、生体机械力学和生体流体力学；控制体是根据从生物了解到的知识建造的用人脑控制的工程技术系统，如肌电假手、装具等；机器人则是用计算机控制的工程技术系统。仿生机械学的主要研究课题有拟人型机械手，步行机、假肢以及模仿鸟类、昆虫和鱼类等生物的各种机械。
仿生机械是模仿生物的形态、结构和控制原理，而设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。
研究仿生机械的学科称为仿生机械学，它是二十世纪60年代末期，由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科。
在自然界中，生物通过物竞天择和长期的自身进化，已对自然环境具有高度的适应性。它们的感知、决策、指令、反馈、运动等机能和器官结构，远比人类所曾经制造的机械更为完善。
模仿生物形态结构创造机械的技术有悠久的历史。十五世纪，意大利的列奥纳多·达芬奇认为人类可以模仿鸟类飞行，并绘制了扑翼机图。到十九世纪，各种自然科学有了较大的发展，人们利用空气动力学原理，制成了几种不同类型的单翼机和双翼滑翔机。1903年，美国的莱特兄弟发明了飞机。
然而，在很长一段时间内，人们对于生物与机器之间到底有什么共同之处还缺乏认识，因而只限于形体上的模仿。直到二十世纪中叶，由于原子能利用、航天、海洋开发和军事技术的需要，迫切要求机械装置应具有适应性和高度的可靠性。而以往的各种机械装置远远不能满足要求，迫切需要寻找一条全新的技术发展途径和设计理论。
随着近代生物学的发展，人们发现生物在能量转换、控制调节、信息处理、辨别方位、导航和探测等方面，有着以往技术所不可比拟的长处。同时在自然科学中又出现了“控制论”理论，它是研究机器和生物体中控制和通信的科学。控制论是沟通技术系统和生物系统工作原理之间的桥梁，奠定了机器与生物可以类比的理论基础。
1960年9月在美国召开了第一届仿生学讨论会，提出“生物原型是新技术的关键”的论题，从而确立了仿生学学科，以后又形成许多仿生学的分支学科。1970年日本人工手研究会主办了第一届生物机构讨论会，从而确立了生物力学和生物机构学两个学科，在这个基础上形成了仿生机械学。
仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。生物力学研究生命的力学现象和规律，包括生体材料力学、生体流体力学、生体机械力学；控制体和机器人是根据从生物了解到的知识，建造的工程技术系统。用人脑控制的称为控制体(如肌电假手、装具)，用计算机控制的称为机器人。仿生机械学的主要研究课题有拟人型机械手、步行机、假肢，以及模仿鸟类、昆虫和鱼类等生物的各种机械。
各种动物的前肢从外形和功能上看虽然不尽相同，但它们的内部构造却基本一致。两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物的前肢骨骼都是由肱骨、前臂骨、腕骨和指骨组成的。人的上肢具有较高的操作性灵活性和适应性，机械手正朝着与人上肢功能接近的方向发展。
人的一个上肢有32块骨骼，由50多条肌肉驱动，由肩关节、肘关节、腕关节构成27个空间自由度。肩和肘关节构成4个自由度，以确定手心的位置；腕关节有3个自由度，以确定手心的姿态。手由肩、肘、腕确定位置和姿态后，为了掌握物体作各种精巧、复杂的动作，还要靠多关节的五指和柔软的手掌；手指由26块骨骼构成20个自由度，因此手指可作各种精巧操作。
在这么多自由度的协调配合下，肌肉在瞬间运动下可发出很大的力量，最大出力与自重之比远较人类制造的任何机器都高得多。肌肉的控制机构具有多重自动控制机构和安全机构，从脑部来的指令可以到达手的各个部分。从工程技术上实现这样的机能特征和信息处理系统县现在还是很困难的。
为了提高移动机械对环境的适应性，扩大人类在海底、北极、矿区、星球和沼泽等崎岖不平地面的活动空间，需要研究模拟生物的步行机构。动物的运动多是通过多关节足来实现的，因此动物足的形态机能、运动和姿体稳定控制等是研究步行机的关键。
模仿鸟类、昆虫和鱼类的形态构造特点，研制各种适宜在空中、水下活动的机械技术系统，是仿生机械的重要内容。自然界能飞的动物种类接近全部动物的3/4，其中占主要地位的有600多种鸟类和35万多种昆虫。这些飞行动物为人类改进飞机性能和制造新型飞行器提供了天然的设计原型。鸟类和昆虫的某些特殊机能，如蚊蝇和蜜蜂等昆虫灵活机动的陡然起飞，翻转翅翼的高频振动，光面悬垂和空中定位等，都是现代飞机所做不到的。
根据蝙蝠喉头发出的超声波可在空中导航和对空中食物定位的原理，人类发明了雷达；根据苍蝇、蜻蜓的复眼原理，人类发明了复印机和印刷机的复眼透镜；根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹；人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯；模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。
鲸、海豚和各种鱼类经过亿万年的进化，形成了适应于水中环境的多姿体形。其中有适应于快速航行的仿锤形；适应于水底缓慢运动的平扁形；适应于穿入泥土或石洞间的圆筒形。脊鳍阔大的剑鱼速度可达110公里/时，并能在几秒之内就可达到全速，这是现代快艇所不及的。
鱼类除了有适于航行的形体外，同时还有特殊的推进和沉浮机能。人类根据水生动物尾鳍摆动式推进系统的生物力学原理，设计出一种摆动板推进系统。它不仅可以使船只十分灵活地转弯和避开障碍，还可以顺利地通过浅水域或沙洲而不搁浅。
僧帽水母用感觉细胞控制浮鳔内的气体，使身体沉浮；金枪鱼靠控制体内一种生理化学反应而沉浮。人类根据这些原理研制成潜水艇的沉浮系统。乌贼的体型虽然和鱼不太相同，但运动器官十分完善，它靠收缩腹肌把外套膜中的水从喷嘴迅速射出，借此推进身体前进。人类根据这个原理设计出喷水船。人类还模仿海豚皮肤可减少水阻的特点，制成了“人工海豚皮”。
现在仿生机械学的研究和运用仅仅迈出了第一步，但从所取得的成果看，利用生物界的许多有益构思来发展技术，是未来发展的一个重要方向。
人们不仅要研究生物系统在进化过程中逐渐形成的那些结构和机能，更要着重揭示其组织结构的原理，评定其机能关系、适应方法、存活方法和自我更新方法等。把生物系统中可能应用的优越结构和物理学的特性结合使用，人类就可能得到在某些性能上比自然界形成的体系更为完善的仿生机械。
科幻作品中的机器人
如果要推选科幻小说中的“元老级题材”，恐怕非机器人莫属了。这类故事的历史可以上溯到人类使用锄头和刀剑的时代。可以说，创造出和人一样有灵性的机器，几乎是人类最古老的梦想之一。
战国时期的诸子百家经典《列子·汤问》中，有一篇名叫《偃师》的小故事，今天已经被公认为中国历史上第一篇科幻小说：一名方士将一个木偶进献给君王。这个木偶不仅能够翩翩起舞，而且能够歌唱，“配置”齐全。最后，它竟然向王妃递媚眼，最终惹恼君王，将它大卸八块。虽然《偃师》被编入介绍民间方术的集子里，但其本身却是一篇完全的技术类幻想小说，它大概也是世界上最早的机器人题材科幻小说了。
几乎同时，古希腊神话中出现了能工巧匠代达罗斯的形象。在他的诸多发明创造中，有一个牛首人身的铜制仆人泰洛士。这个铜人的职责是在克里特岛上守卫着米洛斯王的宝藏，但最后被访寻金羊皮的“伊戈尔号”众英雄毁灭。泰洛士大概也要算一个机器人吧。
犹太人的民间传说中，则有一种由泥土制造的假人“哥林”。只要把一张写上了上帝名字的字条放到一个“哥林”的口中，它便会像真人一般的活动起来，并任劳任怨地替它的主人效劳。
唐朝时一部名叫《乐府杂录》的文献中，也有一篇象《偃师》那样，把机器人和性暗示结合起来的作品：冒顿单于带领匈奴兵攻打西汉。刘邦无法抵御，便采纳谋士陈平之计，让一个机器人美女在城楼上歌舞。结果冒顿单于的妻子阏式大嫉，生怕老公打进城后收此美人作妾，硬是让他撤了兵。在唐代文献《大业拾遗记》中，作者竟然虚构了隋朝皇室歌舞盛况中，二百名机器人大会演的场面，十分壮观。
当然，最终把机器人题材发扬光大的，还是近现代的西方科幻作家。1816年，德国作家霍夫曼创作了短篇科幻小说《沙人》。小说里，眼镜制造商科佩柳斯博士创造了一个女机器人。她美丽而又神秘，男主人公纳撒内尔深深地迷恋上它。由于女机器人被描写得来无影去无踪，使故事充满梦幻、隐喻色彩。这篇小说被精神分析大师弗洛伊德选中，作为证明潜意识存在的案例而闻名于世。
一八七二年，从英国移民到新西兰的作家萨默尔·勃特勒(SamuelButler)发表了科幻小说《虚幻国》。这个国家严禁使用任何机器，因为它的统治者害怕机器会一天天进步，最终取代人类。这是科幻小说最早出现的“机器生命”取代人类的噩梦。不过，在工业时代的初期，这种恐惧普遍流传在被机器夺去饭碗的工人中间。到了一九0九年，比尔斯(Ambrose Bierce)的科幻小说《莫桑的主人》中，明确地出现了一个杀死主人的“自动化的机器”。
在一九三八年科幻短篇《凯伦·奥洛》出现之前，机器人在科幻小说里一直是反叛者的形象。在德尔理创作的这篇小说里，两个年青科学家合制了一个有如仙女般美丽的女机械人，并且使之有情感能力。她爱上了其中一个科学家，并经历一些波折后终成佳偶。多年后，这位科学家身故，而原本可以长生不老的机械人妻子也殉情了。这个题材如今看来毫不新鲜，但在那个恐惧机器文明的时代却是有突破性的。
到了二战以后，伟大的科幻作家阿西莫夫总结经验以往科幻小说对机器人题材的描写，将其上升到了系统和理性的高度。他创造了著名的机器人工学三定律：
1，机器人不可伤害人，或任人受到伤害而无所作为
2，机器人应服从人的一切命令，但命令与第一定律相抵触时例外。
3，机器人必须保护自身的安全，但不得与第一、第二定律相抵触。
围绕着这三大定律，阿西莫夫构造了一系列巧妙的机器人故事。其中一些短篇机器人小说收集在《我，机械人》(I，Robot，1950)，和《机械人续篇》(TheRestoftheRobots，1964)之中。较后期的则见于《二百周年纪念的人及其他故事》(TheBicentennialMan&amp;OtherStories，1976)。此外，阿西莫夫还以机器人为主题创作了多本长篇小说：一九五三年的《钢窟》(TheCavesofSteel)，一九五六年的《赤裸的太阳》(TheNakedSun)，等等。
另外，阿西莫夫笔下的机器人，属于“人偶形机器人”。这类机器人它们只是大体上象人，大致可分躯干、头颅和四肢，甚至分不那么清楚。不管它们的精神世界发展到什么程度，从外观上一望而知与人类有明显区别，是一个金属器件的综合体。当机器人幻想从古代发展到现代，有一个从“类人机器人”发展“人偶性机器人”，再回归到“类人机器人”的螺旋上升，阿西莫夫创作鼎盛时代，科幻中的机器人多是这种傻乎乎的铁皮筒。
阿西莫夫的机器人故事里基本不存在前人构造的血腥阴暗气氛。他给我们的机器人朋友勾画出幽默智慧，甚至有些朴拙的形象。比如要程序员说“谢谢”才肯开工的机器人(KeyItem，1946)；安排妙计去竞选总统的机械人(Evidence，1946)；因厌倦镇压任务而企图自杀的机器人 (AlltheTroublesintheWorld，1959)；为了追寻人的定义而最后不得不把自己也包括在内的机器人 (……That ThouArtMindfulofHim，1974)。
这其中最为恢宏的，是伴随宇宙本身走向终点，最后以神的姿态出现，在虚无中重建这个宇宙的电脑《最后的问题》(TheLastQuestion，1959)。那个电脑本身就是由前辈电脑制造出来的。可以说，它已经拥有了一切生命的本质特征：自我进化能力。
阿西莫夫关于机器人的科幻小说不仅在科幻迷中间，就是在专业科学家中间也产生了极大反响。任职于麻省理工学院的美国著名人工智能专家明斯基曾经邀请阿西莫夫前去参观他的研究，但被阿西莫夫拒绝，理由是担心自己的想象力“会被这些令人讨厌的现实所压抑”。
机器是无灵魂的，而机器人有没有灵魂，这恰恰是机器人题材的关键所在。描写机器人发狂捣乱的题材，是科幻作品中的擦边球，这类故事里的机器人介于“有灵魂”和“无灵魂”之间。从理论上，机器人发狂是因为程序出现错误，属于机械故障。但它们发狂后的行为，又往往具有人的特点。在作品里，发狂机器人通常充任反面角色。
影片《铁人特工》就是这么处理的。那里的机器人本来是个电子游戏玩具，可以和半大小子玩打仗的游戏。但它的程序是其设计师用一个军用机器人程序改造的，包含着“为杀死对手不惜一切手段”的原始命令。最初，它用无害的塑料球和孩子们打仗。慢慢地换成了钢珠、餐刀、锯和电流！而且随着学习能力的提高，铁人特工的行动越来越隐蔽。
这类发狂故事里，英国科幻作家奥尔迪斯1958年发表的《谁能取代人呢？》颇为幽默。全篇的角色都是智慧机器：田地耕作机、种子分发机、文件执笔机、开锁机……它们听说人类在战争中自我毁灭了，就想进入城市去取代人。直到故事最后，才出现一个可怜巴巴的活人。而这个饥饿的逃难者一声令下，本来气势汹汹的机器人们便立刻去照办了。
在阿西莫夫的作品《两百岁人》中，机器仆人安德鲁服务于马丁家族四代人之久，最终放弃机器身体，换成人形，与心爱的人相伴致死。这个故事除了本身感人致深外，体现着人造人题材的变革潮流：从人偶形机器人回复到最初的类人机器人。所谓类人机器人，就是外观和人一模一样，以至于旁观者无法分辨的机器人。
七十年代的中国，是一个刚刚走出单调色彩的年代。那时，有成千上万人涌入电影院，观看一部名叫《未来世界》的美国电影。那是中国人第一次看到科幻电影。哇，和真人一模一样的机器人！追杀，较量……当然，真人最终战胜了他们的机器替身，但观众们手心里已经渗出了汗水。
在那个没有多少娱乐方式的年代里，这部电影反复上映了许多次，电台（电视尚未普及）也不停地播放它的录音剪辑。虽然它只是一部二流的美国科幻片，但在那个特殊年代里，它拥有了后来任何一部科幻电影所没有的中国观众群。而“机器人威胁人类”的概念也跟随这部电影来到中国，虽然比西方晚了几十年。
《未来世界》其实是一部名叫《西部世界》的科幻电影的续集，只不过正集晚到八十年代末才被引进中国。由于娱乐手段已经大为丰富，竟然没有多少人注意过它。《西部世界》描写了一个类似迪斯尼的乐园。那里的一切生命，包括毒蛇猛兽都是机器。最后，由机器人组成的西部牛仔演员们失去控制，开始屠杀游客。
《未来世界》把机器人这个题材带给了中国科幻作家。一大批描写机器人的中国科幻作品随之问世。和这部电影一样，它们也多是描写类人机器人。不过，大部分这类科幻小说里，机器人只是一种点缀，或者是工人，或者是家仆，有特色有深度的作品比较少。其中，《温柔之乡的梦》（魏雅华创作）较为出色，甚至获得了中国最佳短篇小说奖。
小说中，颇有大男子主义倾向的主人公希望得到一个真正百依百顺的老婆，在现实中得不到，便去购买一个机器人妻子。这位娇妻完全惟丈夫马首是瞻，以至于他醉酒后烧掉自己的研究成果，机器老婆还帮着他点火。
类人机器人既然与人如此相似，作替身再好不过。台湾科幻开拓者黄海曾经创作过一篇名叫《时间公司》的科幻小说。讲的是某公司发展出一种业务，给工作繁忙的人士提供替身，等于是在贩卖时间。巧得很，二十多年后，大陆科幻作者冯志刚也发表了类似题材的科幻小说《替身》。
机器复杂到什么程度算是人，这或许是人造人此类题材中最大的问题和最主要的悬念了。在科幻电影《霹雳五号》中，机器人成为人的标志是听懂了幽默故事。在《生命之歌》中，机器人要摆脱机械性，成为人，秘诀是一首DNA谱成的音乐。
《生命之歌》由王晋康创作，是中国科幻作家在类人机器人题材上的经典作品。故事里的机器人“元元”是个永远具有孩童形象的机器人，但他的智慧随着年龄增长越来越成熟。终于，他找到了能够使自己迈入生命界线的法宝——由遗传基因密码组成的音乐。元元想把这曲“生命之歌”输给他在全世界各个角落的机器人伙伴，而那是否就意味着人类的末日，作者给予了完全出人意料的回答。
当我们说某个人象台机器时，多半含贬意，指他作事不知变通，只懂得服从命令。而机器人在故事里通常就尽力展示这种“机器性”。在《终结者》里，机器人被烧去外壳、炸断身躯，仍然要执行刺杀任务。不死不休。
与“终结者”那种无坚不催，不可战胜的机器人相反，科幻作品里还有相当文弱的类人机器人。在《异形》里，类人机器人没有什么法力。他们象人一样脆弱。格斗时抵不过一个壮汉，更抵不过刚猛的“异形”。他们进行科学研究时，也象人一样需要通过仪器设备，而不是将仪器配在身体里。 电影里仅有一次让他们表演了一次。在第二集开始，类人机器人师傅把手平摊在桌面上，用利刀快速击刺指缝，显示其准确性。但就是这次也演砸了：机器人刺破了皮肤，流出白色人造血，被女主人以看穿了身份。
菲利·普迪克在《银翼杀手》(The Blade Runner) 中描写的类人机器人介于两者之间。单独格斗时，人类个体在格斗时，根本不是他们的对手。但他们的力量也很有限，寿命更只有四年。故事将机器人摆在被人们同情的位置上。它们中的优秀者突破人类的防线回到地球，试图延长生命，并最终获得人类的情感。但人类却派出代号“银翼杀手”的特工人员，将这些血肉之躯毫不留情地一个个除掉。
影片最后，机器人领袖虽然能够制服“银翼杀手”，却未取其性命，而是倾诉内心痛苦之后，在冷风冷雨中逝去。在这部作品里，机器人反而比人类更尊重生命。