科技 新浪科技 揭秘百年前日本「人造人」秘史,能像人表達感情

揭秘百年前日本「人造人」秘史,能像人表達感情

新浪科技 2020-05-23 16:45

原標題:揭秘百年前日本「人造人」秘史,能像人表達感情

原創 信儀 智東西

看點:發明者是生物學家?面世后離奇失蹤?揭秘第一個東洋機器人「學天則」背後的故事。

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智東西5月22日消息,近日,日本一個名為「學天則」的機器人引起了各界關注,這款機器人被認為是日本首個歷史可考的人形機器人,從終極價值層面影響了日本機器人行業近百年。

這款誕生於上個世紀20年代的機器人具有眼睛、嘴巴、脖子、手臂等多種「器官」,並且都能按照人類的方式「自然活動」,以此可以傳達類似人類的情感。

「學天則」機器人的發明者是一位名為西村真琴的生物學家。一場舞台劇是西村發明機器人的契機,也是他的人生改變的開始。

西村認為機器人的發明初衷不應該像舞台劇里一樣讓它們做人類的奴隸,而是要讓機器人與人類協作進步,在自然中互相協助進化發展。

於是「學天則」誕生了!一經誕生,這款機器人在日本全國範圍內巡演,引起了軒然大波。甚至直接和當時風靡一時的西屋電氣Televox聲控機器人隔空對抗,直指創造出Televox這樣一個像奴隸一樣的機器人,就是目光短淺!

然而,戲劇性的是,「學天則」機器人在巡演后不久便離奇失蹤。

但是,這一機器人背後傳達的「敬畏自然」的思想並沒有因此失傳。《鐵壁阿童木》的作者手塚治虫就在西村真琴發明「學天則」的大阪郊區長大,其機器人阿童木的救世主形象很有可能就是作者受西村所造「學天則」影響……

這個名為「學天則」的機器人是如何誕生的?極其珍惜的資料中記錄了什麼樣的技術真相和設計理念?通過對外媒IEEE Spectrum報道的編譯,智東西希望能探尋到背後不為人知的故事。

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▲「學天則」複原重建作品

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機器人主題舞台劇反叛情節引西村不安

1923年,一場以「人造人」為主題的戲劇在東京上演。此前,推測小說改編的舞台劇《羅森的萬能機器人》(Rossum's Universal Robots;RUR)於1921年在布拉格首映,並以此引起了全世界的轟動。

編寫該劇作的捷克作家卡雷爾•卡佩克(Karel Čapek)在他的劇本中創造了一個詞,專門指的是能夠代替人類進行勞動的自動裝置,因為捷克語中「勞動」叫做「robota」,所以他就把那種能夠代替人類勞動的機器人成為Roboter。

在《R.U.R》劇中,機器人原本是為人類主人服務的,但是後來機器人們意識到了這一點並開始反叛,很快殺死了地球上的所有人。在劇中的最後一幕中,機器人展示出他們和人類一樣擁有情感。觀眾對此產生了機器人會不會具備繁殖能力的疑問,如果劇中機器人的能力成真,繁殖能力將是唯一將機器人和人類分開的標誌。

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▲科幻舞台劇《羅森的萬能機器人》

這場戲劇的內容讓日本北海道大學40歲的海洋生物學教授西村真琴深感不安。正如西村後來在一篇報紙文章中解釋的那樣,他感到不安的原因在於:「該劇令人信服地描繪了一個墮落世界的出現,在這個世界里,人類被機器人支配。」他認為,以人類為原型但以奴隸為目的設計出機器人,意味著人類原型本身也是奴隸。對於西村來說,他更擔心的是人類與機器人之間的關係畸變,進而違背自然規律。

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目睹機器人奴隸現狀,決心發明「人造人」

除了小說的觸動,西村還親眼目睹了小說是如何在人類世界出現變為現實的跡象,這也加劇了他對機器人奴隸現狀的擔憂。他熟悉早期歐洲和日本設計用來展示其自主行為的機器人,這些機器人顯示出了它們的能力和創造力,如演奏樂器、繪畫、寫書法、射箭等,或執行一些不需要動腦的任務。而機器人執行這些無需動腦的自主任務成為了西村困擾的問題。

到19世紀末,世界上還出現了各種各樣的「蒸汽人」,它們開始是由內部蒸汽機驅動,後來升級為由電動機或汽油發電機驅動,並且它們似乎可以拉動車廂或漂浮物。這些「蒸汽人」中有很多是美國開發的。在20世紀初期,機械護士、機械選美皇后和機械警察出現,此外,西村在他的著作中提到了還有機械接待員、機械傳播操作員和機械交警。1916年~1919年,西村曾在哥倫比亞大學攻讀博士學位,這些場景可能是他在讀博的時候見到的。

從我們的角度來看,這些機器與其說是工作設備,不如說是奇珍異寶。但是對於西村來說,這些機器人可以執行有用勞動的潛力令人驚嘆,就像我們現在看待如今的AI和新型機器人一樣。作為一名科學家,他目睹了在實驗室里製造人造細胞的嘗試,這更堅定了他的想法:終有一天,人造機器人會在地球上繁衍生息,但關鍵問題是,它們會是什麼樣的機器人?它們與生物上的人類有什麼樣的關係?

在西村看來,機器人或任何技術的特性都取決於其創造者的意圖。而這種蒸汽驅動的類人機器人背後的創作者意圖是創造出被人類主人奴役的工人。在西村看來,這將不可避免地導致像《R.U.R》戲劇中呈現的那樣,被剝削的機器人註定要反抗。

西村決定介入這一機器人浪潮,他希望通過自己的努力能改變機器人反叛人類的歷史進程。他的解決方案是創造一種不同的機器人,一種可以讚美自然,並彰顯人類最崇高理想的機器人。它不是奴隸,而是人類的朋友,甚至是一個鼓舞人心的模型。1926年,他辭去教授職務,移居大阪,開始建造他理想中的「人造人」。

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「學習自然規律」的機器人,可表達類人感情

西村的發明似乎成為了對西屋電氣在1927年首次推出的Televox聲控機器人的隔空討伐。Televox是一種笨重的,外形有點像靈長類動物的機器人,該機器人專門被用來接聽電話。這一機器人的出現充分展現出西村所害怕的一切,他認為創造出這樣一個像奴隸一樣的機器人,不僅目光短淺,而且與他所認為的自然法則相悖。

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▲在20世紀20年代後期,西屋公司推出了Televox

西村決定製造機器人的一個奇怪之處是,他不是工程師,也不具備機械或電氣系統方面的專業知識。他是一名海洋生物學家,擁有植物學博士學位。當他第一次遇到《R.U.R》時,他正在完成一篇有關日本北海道東北部寒冷的阿肯湖特有的水生苔蘚球的細胞學文章。

然而,正是他的生物學背景激發了西村。雖然作為進化論的狂熱擁護者,但他對「適者生存」的觀點持懷疑態度,並且厭惡社會達爾文主義的花言巧語,他認為這種言論將導致人類之間的競爭。相反,他認為「互助」是推動變化的關鍵驅動力。他聲稱,前進的核心自然動力是協作,一個人或一個物種的成功可能會帶來廣泛的益處。

西村在1931年出版的《地球之腹》一書中詳細描述了他的自然哲學:「如今,人類的進步是以『征服自然』為框架的。這種勝利並沒有反映出人們對自然界的敬畏,而更多的是激發了人類之間的鬥爭。而我們不能忽視的一個事實是,人類是通過合作共同努力才實現了文明。」

西村對進化和自然等級的理解對他對機器人的看法產生了深遠影響。西村堅持認為,如果機器人被設計成鼓舞人心的模型,而不是被設計成奴隸的話,有血有肉的人類則可以從機器人的進化中受益。

西村創造的「人造人」確實是令人敬畏的。我們可以想象一個巨人坐在鍍金的底座上,閉著眼睛,似乎陷入了沉思。它的左手拿著一個水晶形狀的電燈,緩緩將其升到空中。就在燈泡點亮的那一刻,巨人睜開了眼睛,彷彿有了某種領悟。它似乎對自己的靈光一現感到滿意,它微笑著。很快,它把注意力轉移到面前的紙上,開始寫作,熱切地記錄著自己的新發現。

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▲西村真琴(Makoto Nishimura)(左)和他的團隊設計了「學天則」的頭部,使其可以表達人類的情感

西村拒絕稱他的發明為「機器人」。取而代之的是,他把它命名為「Gakutensoku」,意思是「從自然規律中學習」。他認為他的創造是新物種的第一成員,其存在的理由是通過擴展我們的知識視野來激發生物人類並促進人類進化。西村在片假名中將這一「人造人」譯為「學天則」,這是日語腳本,也用於生物有機體的科學名稱。西村設想未來的「學天則」將不斷發展,變得更加複雜。

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「學天則」神秘失蹤,文獻記載主要靠氣動裝置運作

長久以來,歷史學家和機器人專家們一直對「學天則」如何運作感到好奇。完工僅幾年後,這台機器就神秘地失蹤了。我們唯一能窺見其內部運作方式的是在西村1931年寫的一篇文章中表明:「學天則」主要的機械裝置是一台空氣壓縮機。據推測,壓縮機是由電力驅動的。氣流是由一個固定有釘子的旋轉鼓來控制的。當這一裝置被激活時,這些木栓就會開關大量橡膠管上的閥門,這些橡膠管將空氣輸送到「學天則」身體的特定部位,並使它們移動。

與經典自動機的機制類似,釘子在旋轉鼓上的不只是通過運動序列進行初步編程的。與傳統的自動機不同,「學天則」的裝置中只有釘子和鼓是機械的,而其他的裝置則是氣動的。

西村竭力在他的機器中呈現「自然」。正如他在文中所描述的,他試圖超越傳統機器人「機械的外觀」、「錫罐」車體發出的嘈雜聲響以及笨拙的行動,因此儘可能將多餘的金屬從「學天則」機器中剔除,最終只剩機器「骨架」是由金屬製成的。

他使用了橡膠來構造機器的軟組織部位,橡膠的彈性「使動作更自然、流暢,沒有任何強迫動作的感覺」。此外,與依賴蒸汽的「美國機器人」不同,「學天則」是通過壓縮空氣運動的,西村認為壓縮空氣是一種更「自然」的動力。

他聲稱,他從演奏「尺八」(傳統管樂)中獲得靈感,並對氣流的差異進行了實驗之後,產生了使用壓縮空氣提供動力的想法。通過改變氣流和使用具有不同彈性的不同種類橡膠,西村能夠實現複雜的分層運動。他描述說:「就像在一個大氣流波中有一個中等大小的氣流波,而在其中還有一個小氣流波。」

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「學天則」可通過氣流調整表達人類情感

對西村來說,「學天則」最重要的特徵是它表達人類情感的能力,這依舊是仔細調節流經橡膠管的壓縮空氣的結果。長時間地按壓眼睛的外眼角和嘴角,會讓它微笑。輕微的氣流作用於頸部的一側,可以使它的頭部傾斜,形成沉思狀。西村表示對研究結果很滿意,他在文章中寫道:「與美國人的機器人相比,只有我們的『人造人』有表達能力。」

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▲西村真琴(右)和他的團隊研究了「學天則」大腦內部機制,該機械裝置使機器人可以活動眼睛、嘴巴和脖子

但是,當一次吹向「學天則」面部的氣流停止時,它的面部表情突然崩潰了。西村和他的團隊不得不發明了一種裝置,讓空氣壓力逐漸釋放。只有在進行了這種修改之後,「學天則」的表情才恢復正常。

西村強調他的「人造人」結構與人體解剖之間的相似性。例如在口腔內循環的壓縮空氣具有類似於血液的功能。人類通過食物獲取能量,並通過循環系統來分配能量,而「人造人」獲取電能,然後通過壓縮空氣在橡膠管中流動,並將這種能量分佈到身體的不同部位。

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▲為了支撐機器人的身體,西村真琴(左二)和他的團隊建造了一個基座,並在前板上寫上了機器人的名字

西村對生物啟發設計的濃厚興趣有時也將他帶向了哲學語義學。他在《地球之腹》中寫道:「人類從母親的子宮中獲取能量,而『人造人』則從人類那裡獲得能量。因此,如果人類是大自然的孩子,那麼人造人就是由人類的手所生的,因此它可以被稱為大自然的子孫。」

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「學天則」巡迴演出后離奇失蹤,原因尚未明確

「學天則」於1928年9月在京都舉行的一次展覽上首次亮相,以慶祝昭和天皇的加冕。幾年後,在《地球之腹》展覽上,西村表示他的「學天則」讓觀眾們驚嘆不已。儘管它有3米多高,但觀察者還是認為「它看起來比許多面無表情的人更像人類」。

第二年,「學天則」開始進行巡迴演出,去到過東京、大阪和廣島,也曾在中國和韓國展出。「學天則」要從早上6點工作到晚上8點以問候觀眾。日本、中國、韓國的報紙均報道了這一展覽,並在報紙上刊登了這個溫和巨人的照片。因此,即使是那些沒有親眼看到它的人,也能對它的樣子有所了解。

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▲「學天則」在日本、中國和韓國的展覽會上吸引了很多圍觀者

而後,「學天則」消失了。

西村本人從未解釋到底發生了什麼事導致了「學天則」的消失。在1991年發表的一篇採訪稿件中,西村真琴的兒子西村晃(KōNishimura)說,「學天則」是在20世紀30年代前往德國的途中消失的,而在「學天則」消失時西村晃還只是個孩子。據考證,「學天則」的確曾被帶往中國和韓國,但並無它被送往德國的記錄。即使西村晃說的是實話,我們也無法確認「學天則」確切消失在何處或是被誰帶走了。

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「學天則」自然思想影響日本流行文化

儘管「學天則」神秘地消失了,但是它留下的遺產仍然在日本流行文化和機器人領域產生影響。在第二次世界大戰期間,日本動畫師製作了大量宣傳漫畫,把機器人描繪成鼓舞人心的英雄,用它們的超能力幫助人類。

在20世紀50年代,《鐵臂阿童木》鞏固了機器人作為情感上成熟的救世主形象,對其他生物的同理心驅使著這類機器人形象的出現。雖然還沒有證據表明《鐵壁阿童木》的作者手塚治虫是否了解過關於「學天則」的故事,但他在西村真琴發明「學天則」的大阪郊區長大,二戰期間手塚治虫作為一名教師仍在那裡生活和工作。因此我們有理由推斷,阿童木的形象塑造或許與「學天則」有較大關係。

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▲動畫《鐵壁阿童木》中的機器人阿童木

「學天則」在1988年的一部名為《東京:最後的超級都市》(Teito Monogatari)的科幻電影中扮演了一個角色,在這部電影中,它幫助人類打敗了一個惡魔。

西村於1956年去世,享年72歲,他作為著名演員的兒子西村晃在電影中飾演他。這部電影也啟發了幾本日本機器人的書籍和電視節目探討日本機器人的起源。1995年,日本天文學家發現了一顆小行星,並將它命名為「9786學天則」。

1992年,「學天則」形象再一次作為「演員」出現在了名為《大阪——動態城市》的宣傳片中,為了電影的目的,製片人委託製作了一個小型模型。2007年,大阪博物館的一名研究人員長谷川奈丈(NōzōHasegawa)認為「偽造」的模型並不能抵消「學天則」的技術遺產,並開始著手打造更準確趨於歷史的重建作品。重建過程始於2007年4月,耗時一年多,耗資2000萬日元(約合20萬美元)。

「學天則」的理念對日本機器人界也產生了影響。許多機器人製造商遵循的基本理念是,機器與自然不是對立的,機器是自然的一部分。上世紀70年代日本製造的機器人有許多特點,包括偏好無聲運動和使用氣動,強調機器人「皮膚」和「臉」的紋理,關注人們感知和回應機器人的類人特徵,以上這些特點均能讓人追溯到西村設計「學天則」時所注重的要點。

自上世紀90年代以來,日本的機器人專家將越來越多的精力投入到認知機器人領域,探索人類的思考和行為方式以創建令人喜歡的機器人設計。他們的目標是製造出不僅能執行任務,還能激發用戶積極情緒反應的「友好機器人」。

如果說西村一手塑造了日本人對機器人的看法,這未免有些牽強,但事實是,如今幾乎沒有日本人害怕機器人統治社會或是消滅人類。似乎是為了實現西村對人類和「人造人」之間理想關係的設想,如今日本已有一句格言流傳,這句格言的意思是「機器人是朋友」。

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結語:「學天則」對日本「機器人朋友」理念影響深遠

如今,AI和機器人發展越來越快,各種各樣的機器人被發明用來參与進人類的生活中。機器人可以和人下棋、可以幫人掃地,甚至還可以和人聊天。隨著機器人覆蓋領域的廣泛,不禁有人會思考,機器人會不會有一天將代替人類?

而上世紀「學天則」的發明者似乎帶給了我們一個答案,機器人設計的目的對其後續發展有密切影響。希望未來機器人可以作為人類的朋友協助人類進步,而不是成為人類的噩夢,時刻擔心被機器人替代或毀滅。

消息來源:IEEE Spectrum

(本賬號系網易新聞·網易號「各有態度」簽約帳號)

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