可以自我復(fù)制的機(jī)器人

　　在7月初舉行的切爾滕納姆科學(xué)節(jié)上，英國(guó)巴斯大學(xué)的艾德里安·鮑耶和新西蘭科學(xué)家維克·奧利弗公布了一個(gè)叫做“RepRap”的機(jī)器人，這種機(jī)器人能夠自行“復(fù)制”自己的零件，根據(jù)三維模型把所需要的塑料物件自動(dòng)制造出來(lái)。雖然RepRap仍在不斷完善之中，但人們?nèi)詫?duì)這種具備“生長(zhǎng)力”的機(jī)器充滿期待。它可能會(huì)成為一個(gè)自動(dòng)工廠，也有可能因此衍生出機(jī)器人的不死之身。
　　包括雷內(nèi)·迪卡爾在內(nèi)的在一批哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家一直對(duì)一種東西非常感興趣，那就是可以自我復(fù)制的機(jī)器。當(dāng)然，在科幻作家那里，這不成問(wèn)題，而且他們還指出了將這樣一種技術(shù)帶到世界上的種種危險(xiǎn)。然而，對(duì)于可以自我復(fù)制的機(jī)器人，不管你是支持，還是反對(duì)，它都已經(jīng)開始走進(jìn)你我的生活。
　　英國(guó)巴斯大學(xué)的艾德里安·鮑耶（AdrianBowyer）博士坐在他的辦公室里，看上去不像一位邪惡的科學(xué)怪人。鮑耶現(xiàn)年55歲，是巴斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系高級(jí)講師和“RepRap”機(jī)器人的發(fā)明者，身體有點(diǎn)矮胖，兩眼炯炯有神，說(shuō)起話來(lái)柔聲細(xì)語(yǔ)。
　　7月初，在切爾滕納姆科學(xué)節(jié)（CheltenhamScienceFestival）上，鮑耶和新西蘭科學(xué)家維克·奧利弗（VikOliver）揭開了他們聯(lián)手研制的可自我復(fù)制的機(jī)器人的神秘面紗。這個(gè)機(jī)器人名叫“RepRap”，它與其他機(jī)器人最大的不同是，它身上的大部分部件都是從較早的一個(gè)原型機(jī)器人復(fù)制出來(lái)的?！癛epRap”機(jī)器人在2006年首次組裝完畢，但這是第一次和它的母體一同亮相。
　　從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，“RepRap”是一種快速成型（RapidPrototyping）技術(shù)形式，從生產(chǎn)飛機(jī)到生產(chǎn)吹風(fēng)機(jī)的流水線，都經(jīng)常用到這項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)說(shuō)它是一種“三維物體印刷機(jī)”可能更容易理解。“RepRap”的工作原理基本上跟家用臺(tái)式印刷機(jī)相同，但是它并不是在紙上印刷，而是根據(jù)電腦設(shè)計(jì)的三維模型，直接用塑料制作出三維“硬件”而已。

未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?BR>
　　鮑耶將他的“RepRap”形容為“一種潛在的很有前途的技術(shù)”。這項(xiàng)技術(shù)使人們看到非生命物體的“生長(zhǎng)”潛能?！癛epRap”可以自動(dòng)生產(chǎn)出來(lái)自己的部件，最終能“讓每一個(gè)人在復(fù)制的幫助下，具有自己制造任何東西的能力”。
　　也許將來(lái)有一天，每一個(gè)人都會(huì)享受到自我復(fù)制技術(shù)的好處，比如，你只需要買回一臺(tái)電視就可以了，電視陳舊了，你只需要下個(gè)命令，舊電視就會(huì)自我復(fù)制出一臺(tái)一模一樣的新電視來(lái)。當(dāng)然，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)剛剛起步，還只能自我復(fù)制一些粗糙的小塑料品，比如涼鞋、掛鉤、門把手、蒼蠅拍等，但是毫無(wú)疑問(wèn)，將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步完善后，自我復(fù)制更加精致的物品是完全有可能的，比如精密儀器中的線路等。
　　現(xiàn)在的“RepRap”看上去有點(diǎn)寒酸。它的體積并不大，只比便攜式電視大一點(diǎn)，像是用一些長(zhǎng)長(zhǎng)的壁骨材料和大量塑料部件組裝起來(lái)的。在它的心臟部位是一個(gè)非常重要的擠壓機(jī)，將白色纖維絲輸入到擠壓機(jī)上的噴嘴里，噴嘴便可以噴吐出用熔化的塑料擠壓而成的薄膜，看上去有點(diǎn)像一臺(tái)廉價(jià)的紡織機(jī)。
　　鮑耶將噴嘴設(shè)置到工作狀態(tài)，讓它生產(chǎn)一個(gè)簡(jiǎn)易掛衣鉤來(lái)。一條線接一條線，一層摞一層，“RepRap”開始工作。這是個(gè)枯燥乏味的過(guò)程，“復(fù)制”每個(gè)小部件幾乎都要用兩個(gè)小時(shí)。復(fù)制完成“孩子”機(jī)器人的所有部件需要花費(fèi)數(shù)百個(gè)小時(shí)。鮑耶現(xiàn)在的工作就是要將“RepRap”的工作成本降下來(lái)，從金錢到時(shí)間。

　　自我復(fù)制機(jī)器的想法可以追溯到瑞典皇后對(duì)法國(guó)哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家笛卡爾的評(píng)論，但到19世紀(jì)，塞繆爾·巴特勒對(duì)自我復(fù)制機(jī)器進(jìn)行了更加認(rèn)真的研究。巴特勒在他的小說(shuō)《烏有鄉(xiāng)（Erewhon）》中，描寫了一個(gè)能模仿莊稼生物學(xué)過(guò)程的機(jī)器。
　　科幻作家也盯上了自我復(fù)制技術(shù)，約翰·斯勒德克（JohnSladek）于1968年發(fā)表了小說(shuō)《生殖系統(tǒng)（theReproductiveSystem）》，書中描寫了一部可以自我復(fù)制的機(jī)器人瘋子。而在這部小說(shuō)走紅之前，著名科學(xué)家菲利浦·K·迪克(PhillipK.Dick)、阿瑟C.克拉克(ArthurC.Clarke)和獲得諾貝爾提名的卡雷爾·恰佩克(KarelCapek)也都對(duì)自我復(fù)制技術(shù)產(chǎn)生了濃厚興趣。這些探索為科幻影片《魔鬼終結(jié)者》打下了基礎(chǔ)，這部影片中的機(jī)器人試圖控制整個(gè)世界。
　　但鮑耶認(rèn)為，他的“RepRap”將被證明遠(yuǎn)沒(méi)有這么壞。另外，他的機(jī)器人現(xiàn)在還不能自我裝配，目前也不能復(fù)制自己的全部零件。所以，你也許會(huì)質(zhì)疑，“RepRap”其實(shí)算不上一個(gè)真正的自我復(fù)制機(jī)器人。但鮑耶對(duì)此的解釋是：“作為一種有效的自我復(fù)制機(jī)器，你能看到整個(gè)工藝過(guò)程，這和你利用一種機(jī)械工具制造另一個(gè)復(fù)制品有很大的不同。‘RepRap’讓這個(gè)過(guò)程自動(dòng)化起來(lái)，這就是差別所在?！?BR>　　鮑耶認(rèn)為這種自我復(fù)制技術(shù)非常適合那些經(jīng)濟(jì)實(shí)力并不特別發(fā)達(dá)的國(guó)家采用。他說(shuō)：“這意味著發(fā)展中國(guó)家也可以在制造業(yè)獲得一席之地。即使在中國(guó)，要建設(shè)一條裝配流水線，也要花費(fèi)數(shù)億美元。你可以給工人發(fā)低工資，但你制造產(chǎn)品必須有大量資金投入。而‘RepRap’是一種可以在投入較少的情況下就能進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)的東西。如果你擁有一個(gè)‘RepRap’，事情就好辦了，一旦你擁有一個(gè)，你就能再擁有好幾個(gè)，甚至你還能送給鄰居一個(gè)，他們就能像你一樣，利用一個(gè)制造出很多個(gè)這種機(jī)器人。所以，‘RepRap’在幫助人們擺脫貧窮方面，是一種非常有效的機(jī)械裝置?！?BR>　　鮑耶表示，用不了多久，非洲等地區(qū)的社團(tuán)也可以下載制造“RepRap”的說(shuō)明書，利用它復(fù)制更多的機(jī)器。因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)計(jì)是開放的，所有資料都是免費(fèi)的，所以利用它的社團(tuán)不需要支付任何版稅。

05年美科學(xué)家研制出自我復(fù)制機(jī)器人

　　其實(shí)早在05年，美國(guó)已宣稱已研制出自我復(fù)制機(jī)器人，但外形像智能玩具。

　　這種具有自我復(fù)制功能的機(jī)器人不太像電影《星球大戰(zhàn)》中的機(jī)器人，倒是與幼兒園的玩具更加相似。它由4個(gè)智能模塊制成，不會(huì)走路，也沒(méi)有說(shuō)話能力，它們的行動(dòng)仍取決于人類的幫助。但發(fā)明者表示，這種機(jī)器人為科學(xué)家研制出能夠自我復(fù)制的機(jī)器提供了有形證據(jù)，從而滿足了制造可以在極其惡劣或?qū)θ祟惗允诌b遠(yuǎn)的環(huán)境中生存的機(jī)器人的重要概念條件。用幾個(gè)模塊組成的機(jī)器人呈長(zhǎng)條形，能在不同的“關(guān)節(jié)”部位以任意角度扭轉(zhuǎn)，非常像多年前流行的智力玩具“魔棍”。在自我復(fù)制時(shí)，長(zhǎng)條形的機(jī)器人會(huì)扭轉(zhuǎn)“身體”，低下“頭”來(lái)，用“頭部”模塊表面的電磁鐵吸住一個(gè)新的模塊放在一邊，此后再吸住一個(gè)模塊堆在第一個(gè)模塊上面。

　　在復(fù)制的最后階段，尚未完工的“副本”機(jī)器人也會(huì)配合行動(dòng)，低下“身體”讓“施工”的機(jī)器人把最后的模塊堆在自己身上，使兩者的高度達(dá)到一致。這樣，“施工者”就組裝成了和自己一模一樣的“副本”。由4個(gè)模塊組成的機(jī)器人，完成自我復(fù)制只需要2.5分鐘。

　　自我變形執(zhí)行不同任務(wù)

　　它通過(guò)同桌面相接觸而獲得動(dòng)力，通過(guò)臉部來(lái)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。由于它能自己組成不同的形狀，能執(zhí)行不同的任務(wù)。比如，在倒塌的樓房中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，它能變成蛇，再變成圓屋頂，以保護(hù)里面的人。

　　機(jī)器人的4個(gè)模塊都是邊長(zhǎng)10厘米的立方體，每側(cè)都有彎曲裂口，這使得它們能夠穿過(guò)120度的弧形體。模塊每側(cè)都有電磁體，這樣，它們就可以選擇互相如何連接和分離。

　　這種模塊機(jī)器人在經(jīng)過(guò)自我調(diào)整后可以變成塔形、直角和正方形等形狀。每個(gè)模塊上都有一個(gè)微型電腦芯片，電腦芯片編入了指示機(jī)器人工作指令的程序。 

　　利普森說(shuō)：“人們對(duì)高性能機(jī)器人的興趣越來(lái)越大，希望機(jī)器不僅可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還能自我修復(fù)。如果你把一個(gè)機(jī)器人送到火星上去，有些部件發(fā)生故障，你肯定希望修復(fù)它，你肯定不希望因?yàn)橐稽c(diǎn)點(diǎn)小故障就放棄了你的探索任務(wù)?！绷硗猓晕覐?fù)制和修復(fù)技術(shù)還可能用在那些被派到危險(xiǎn)環(huán)境的機(jī)器人身上，比如戰(zhàn)區(qū)或遭到破壞的核反應(yīng)堆等人類無(wú)法生存的地方。

　　與自然生物體復(fù)制仍有距離

　　具有自我復(fù)制功能的機(jī)器人在科幻小說(shuō)中雖說(shuō)相當(dāng)普遍，但在現(xiàn)實(shí)生活中要制造出這種機(jī)器人極其困難，這在技術(shù)和軟件方面都面臨巨大挑戰(zhàn)。截至目前，只有兩種具有復(fù)制功能的機(jī)器公諸于眾，但它們一方面比較簡(jiǎn)單，另一方面遠(yuǎn)不及成功的生物有機(jī)體。

　　自我修復(fù)機(jī)器的定義一般是指一種具有自我創(chuàng)造能力的機(jī)器，“再造”的機(jī)器接著能夠造出另一與它們相似的機(jī)器。繁殖是生物界的前提條件，同時(shí)，隨著未來(lái)幾代生物體的基因變化，它還應(yīng)具備適應(yīng)能力。

　　在接受法新社記者采訪時(shí)，主要研究人員利普森表示，這個(gè)機(jī)器人盡管有它的局限性，但它是“機(jī)器自我復(fù)制是可能的，自我復(fù)制并不局限于活的有機(jī)體”這一概念的有力證據(jù)。這項(xiàng)研究由美國(guó)宇航局和其他一些對(duì)自我修復(fù)系統(tǒng)感興趣的單位聯(lián)合資助。