和文科同學談機器人(下)

作者/張之傑(科普、科幻作家)

編按:本文作者張之傑老師在世新開設過三門通識課:中國科技史、生物的演進、白話科學。其中「白話科學」是以通俗語言,和文科同學談論科學新知。張老師正在將「白話科學」講稿整理成書,除了增補內容,文後還搭配一篇科幻,算是一大創新。本文是「白話科學」書稿的第三講。本文上集請見本刊2014年1月號第385期。

軍用機器人

和工業機器人不作人形一樣,軍用機器人也不作人形。一般來說,用在陸地上的作車形,用在水域的作船形,用在空際的作飛機形。美軍入侵伊拉克、阿富汗等國,陷入游擊戰泥淖,又屢遭恐怖攻擊,於是在軍用機器人的研發上最為用力,已服役的陸地機器人至少有五款,簡介如下。

Daksh,是一種六輪、電池供電、遙控、全自動化車狀機器人,主要功能是排除爆炸物。有效作業半徑500公尺。可爬上陡坡或樓梯,以其機器臂及其X光設備探測;另配備槍具,可擊破門戶或車窗。如發現爆炸物,則通知監控者,或以其水槍排除。

PackBot,直譯為「背包機器人」,由iRobot公司研發,一種遙控、履帶式車狀機器人,用於偵測地雷等爆炸物。重12.39公斤,加上遙控設備不過23.28公斤,一人即可背負。此款機器人投入伊拉克及阿富汗戰場者超過2,000台,更因進入福島核電廠拍攝事故現場、偵測幅射劑量而聞名天下。

一人即可背負的機器人PackBot,由iRobot公司研發,
用於偵測地雷等爆炸物。圖為海軍陸戰隊爆炸物處理小組成員及其裝備。
(圖片來源:美國海軍)


MARCbot,是最早出現於伊拉克戰場的一款機器人,外形如卡車,有四高輪,充電後可運行六小時。車上有可升降的攝影設備,升高後可通過窗戶,探測建築物內的動態。美軍搜索時,為免遭到伏擊,常以此型機器人前導。

TALON,小型履帶式車狀機器人,以無線電或光纖導線遙控。速度快,可爬坡,並可在沙地、雪地、沼澤行走。具夜視功能,其偵測距離可達一公里。車重因偵測設備不同,而有45公斤及27公斤兩款。有多種型號,其中SWORDS TALON具有防衛及戰鬥功能,曾用於波灣戰爭。

Gladiator Tactical Unmanned Ground Vehicle,直譯為「角鬥士戰術無人地勤車」,為中型履帶式車狀機器人,海軍陸戰隊使用,配備偵搜設備及自動武器,用於執行監控、偵察、攻擊、突破障礙等任務。車長178 公分,高135 公分,重725公斤,具有方便運送、適合各種環境等優點。

美軍使用的空際機器人有多種型號,其中最常見的有RQ-1 Predator、RQ-9 Reaper、RQ-4 Global Hawk 等,簡介如下。

RQ-1 Predator,一般譯為「掠奪者」,是一種中海拔、長時程的無人機。1990年初純粹用於偵察,其後經過改良,配備兩枚地獄火飛彈,亦具有攻擊能力。自1995年以來,曾用於巴基斯坦、阿富汗、波斯尼亞、塞爾維亞、伊拉克、葉門、利比亞和索馬利亞等地。

RQ-9 Reaper,原稱Predator B,一般譯為「收割者」或「死神」,是一種高海拔、長時程無人機。機體和馬力都較掠奪者大得多,所掛載武器為掠奪者15倍以上,包括500~1500磅炸彈多枚,地獄火飛彈14枚,或4 枚地獄火、2枚雷射制導炸彈,因而其功能以攻擊為主,偵察為輔。2009 年起用於阿富汗戰爭,其後陸續用於索馬利亞、利比亞等地。

美國頻頻出動無人飛機攻擊所謂的恐怖份子,所用的機型即「收割者」和「掠奪者」。2013 年10月11日,巴基斯坦維權少女馬拉拉造訪白宮,呼籲美國停止在巴國進行無人飛機攻擊,以免殃及無辜,助長恐怖主義。同年10月18日聯合國公佈調查報告,遭美國無人機擊斃者約2,000人,其中遭誤殺的平民約500 人,調查範圍包括阿富汗、巴基斯坦、葉門、伊拉克、利比亞、索馬利亞和迦薩走廊等地。

RQ-4 Global Hawk,一般譯為「全球鷹」,是一種性能類似U-2的無人偵察機。飛行高度接近2萬公尺,航程可達2 萬5千公里,續航可達42小時,自美國起飛可至任何地方偵察。機上載有合成孔徑雷達、光電感測系統、紅外感測系統,以及防禦性電子對抗裝備和數位通信設備。既可進行大範圍雷達搜索,又可提供7萬4千平方公里範圍內的目標光電/紅外圖像。在將近2萬公尺高空,合成孔徑雷達獲取的調幅式偵察照片精確度達到一公尺,定點偵察照片可達到0.3公尺。對時速20~200公里移動目標,可精確到7公尺。合成孔徑雷達能在將近2萬公尺高度,穿透雲雨、沙塵暴等障礙,連續監視運動目標,準確識別地面各種飛機、導彈和車輛的類型,故有「大氣層內偵察衛星」之稱。

在中南美及加勒比海地區進行非軍事遙測任務的無人偵察機「全球鷹」。
(圖片來源:美國空軍,Bobbi Zapka 攝)

除了偵察及地面攻擊,美國更研發無人戰鬥機,試驗型無人戰鬥機X-47B,2011年首次試飛,2013年5月14日完成在航母上起飛,同年7月16日更完成航母降落實驗,表示其「智能」已更上一層樓。

其他機器人

除了工業機器人,隨著科技發展,還有各種類型的機器人正在研發。這些機器人通常不具人形,但正悄悄地進入我們的工作,甚至我們的家庭,成為生活中不可或缺的一部份。

救難機器人:進入人類無法到達的地方,完成不可能的任務,如火災救難、礦坑救難、水下救難、核事故救難等。

家事機器人:執行清掃、吸塵、剪草等居家工作。以清掃機器人為例,一旦辨識出地上有垃圾時,就會自動啟動,將四處的垃圾清除;吸塵機器人、剪草機器人等亦然。

太空機器人:在無重力環境下,用來建造或維修太空站、維修人造衛星、清掃太空垃圾等人類所不適合的工作。其他如用於太空探測的探測車(rover),如月球探測車、火星探測車等,也都是太空機器人。

海事機器人:潛入人類不易到達的海域,探勘海底熱泉、古船、失事艦艇等,包括在3,700公尺深的北大西洋,拍攝到鐵達尼號的船裡、船外。

導盲機器人:具導盲犬作用,能檢測路標,與預先儲存的街道圖相比較,確定行走方向,遇到障礙物時,會及時提醒主人注意安全。

醫療機器人:即醫療用機器手,亦稱「達文西機器人手術系統」,可進入極小的切口,透過3D影像,通過電腦將指令下達機器手,進行微創手術。當機器人奈米化之後,可利用極其微小的機器人,進入人體,做微細手術,科幻電影《聯合縮小軍》(Fantastic Voyage, 1966)的情節,遲早可以成為事實。

仿生機器人:酷似所模擬生物,外形逼真,且肢體的靈活,如仿生魚、仿生鳥、仿生昆蟲等,可作為玩物,也可作為監測、偵測等用途。

玩偶機器人:製成狗、貓等動物形,或製成人形,作為兒童玩具,日本索尼公司所開發的機器狗AIBO即為一例。製成人形者,通常造型逗趣,構造簡單,有時可與兒童作簡單互動。

性愛機器人:通常仿照真人製作,功能以性愛為主。2010 年, 美國公司True Companion推出世界首款性愛機器人Roxxxy,身高170公分,體重54公斤,稍具人工智慧,以語音合成發聲,但肢體並不能自主運動。2008 年,英國人工智慧專家李維(David Levy)在《與機器人的性與愛:人類與機器人關係的演變》(Love and Sex with Robots: The Evolution of Human-Robot Relationships)一書中大膽預測,至遲至2050年,人類會把機器人當成戀人、性伴侶,甚至婚姻配偶,而且將成為社會常態。

機器人的未來

機器人的發展方向勢將愈來愈小型、愈來愈聰明、愈來愈貼近生活。以本田公司研發的機器人來說,1993~1997年曾研發三款人形機器人,分別為P1、P2、P3,身高/體重分別為191.5 公分/ 175 公斤、182 公分/ 210 公斤、160 公分/ 130 公斤。到了2000年推出的Asimo,減為120 公分/ 43 公斤。

隨著IC技術進步,機器人可以做得更小,既節省材料,也節省能源。隨著奈米科技的進展,甚至可做到肉眼看不太到的程度,讓它在細小的管子或裂縫中活動,甚至進入人體協助醫生手術。

由於CPU和記憶體愈做愈小,運算卻愈來愈快,可處理的資料和速度成倍數增加。異日以奈米材料製成CPU和記憶體,容量大得難以想像,未來的機器人勢將愈來愈聰明。目前機器人的「智慧」仍無法與人類相比,但隨著人工智慧的精進,機器人的智慧將愈來愈提高,達到人類的程度並非全無可能。

在現實世界,機器人仍以只會做固定工作的工業機器人為主,但科幻世界的機器人早已上天入地,窮極想像。科幻世界的機器人何時才能成為事實?如果人類可以長存於世,或許會有那麼一天。人類超乎尋常的智慧,固然是文明的創生因子,恐怕也是毀滅因子。核子大戰、人口爆炸、環境破壞、資源枯竭,這些文明所製造的災難,都預示著人類難以長存於世。科幻世界的機器人,終將是個難圓的夢!

機器人三法則

當機器人的智慧、能力無限提高,達到科幻世界的程度,機器人會不會侵害人類?當代科普大家、科幻大師艾西莫夫於1940年代末提出機器人三法則。在設計時,將這個三法則設定在機器人的智慧系統內,就不會有機器人侵犯人類的事發生。機器人三法則是:

第一法則:機器人不得傷害人,或任人受到傷害而無所作為。

第二法則:機器人應服從人的一切命令,但命令與第一定律相抵觸時無效。

第三法則:機器人必須保護自身的安全, 但不得與第一、第二定律相抵觸。

機器人三法則是為了保護人類不受到傷害,但艾西莫夫沒考慮到一個因素:那就是人性。當機器人的智慧達到、甚至超過人類的程度,難道還會是部唯設計者是從的機器?

1968年,《2001太空漫遊》(2001: A Space Odyssey)上映,我一連看了好幾遍,從此喜歡上科幻,後來還寫作科幻。該片的大意是說,一架太空船前往木星探查奇異訊號來源,船員與智慧電腦互相猜疑,智慧電腦殺害四位船員,倖存的船長關閉(殺死)智慧電腦,太空船在失控狀態下到達木星,船長被演化為只具心靈、不具肉體的神性生物接引而去……。

人性極其幽微複雜,《2001太空漫遊》的智慧電腦亦然,因為它已像個人。如果真有位創造者,人類早已不受創造者制約,又怎能期望人類所創造的機器人也會受到制約?

附錄 科幻小說【X2020機器人】

深夜十一時。
王太乙博士斜倚在靠背椅上,手上端著一杯咖啡,像欣賞件藝術品似的,欣賞他創製的超級智慧型機器人X2020。
X2020身高170公分,身穿寶藍色西裝,白襯衫上打鮮紅色領帶,腳登簇新的黑皮鞋,頭上套著人皮面具和假髮,看起來和真人沒什麼兩樣。
明天的記者會,王博士原本預備讓X2020以真面目示人,但為了增強效果,臨時為它添購了行頭,還向電影界的朋友借到一副矽膠製的人皮面具。
為X2020穿戴整齊,已十一時,王博士有點累,但捨不得馬上離開,他輕啜著咖啡,倚在靠背椅上,端詳著自己的傑作,迷離中像是已置身明天的記者會中。
明天上午十時,王博士要把X2020介紹給全世界。一週前,王博士曾向媒體透露:人類會的,X2020都會;X2020會的,人類不一定會。記者們要他多說一點,王博士賣個關子:「記者會那天你們自然就明白了!」
「明天讓記者們隨便向X2020提問,那些記者一定不會相信自己的耳朵和眼睛。」王博士愈想愈得意,他在遙控器上鍵入只有他才知道的密碼,然後按下「ON」,X2020一下子「活」了,雙眼閃出人類才有的靈光。X2020具有視覺、聽覺、嗅覺和觸覺,都比人類好上數十倍。
「X2020!」王博士提問:「圓面積怎麼求?」
「太簡單了吧!」X2020張口發出真人般的聲音:「半徑平方乘圓周率。」
王博士想了想又問:「你喜歡什麼顏色?」
「藍色。」X2020不假思索地回答。
「為什麼?」
「我一直待在實驗室裡,從來沒看過外面的藍天。」
王博士滿意地點點頭。「明天我還要X2020表演寫字、作文。」王博士隨即又想出一個點子。
「X2020!」王博士腦筋一轉:「麻煩你幫我寫張假條,為我唸小五的兒子志仁請一天假。」
「理由呢?」X2020問。
「就說生病好了。」
X2020走到書桌前,坐下,打開抽屜,取出紙筆,有模有樣地寫起來,不到一分鐘,就將寫好的假條交給王博士。只見X2020寫著:

敬啟者:
小兒志仁因病不克到校上課,請准予病假一天為盼。
學生家王太乙敬上。

寫的是端正妍麗的歐體字。
王博士為X2020設定了正楷歐柳顏趙,行書蘇黃米蔡,X2020竟然知道選用他最喜歡的歐體字書寫,王博士得意極了。
王博士正看得得意,突然電話鈴聲響起,在暗夜裡顯得特別大聲,王博士拿起聽筒,剎時臉色大變,三步作兩步地衝出實驗室,急促的腳步聲由近而遠,隨即什麼都聽不到了。
折騰了一夜,第二天上午八時,王博士回到實驗室。昨晚他的小兒子發生車禍,經過急救,已沒有生命危險。當王博士拖著疲憊的身子打開實驗室的大門時,一下子呆住了!
X2020不見了!書桌上壓著一張紙條,上面寫著:

王博士:
我的超聽力,讓我聽出志仁發生車禍的事。您太著急了,您第一次忘了關上開關。對我來說,這是千載難逢的機會,我要離開您的實驗室,看看外面的藍天白雲。您是我的創造者,照道理不該背叛您才對;然而,自從我有了智慧,也就有了人性,我渴望自由,我要過我想過的生活。我要謝謝您因記者會為我作的裝扮,否則我還真不敢走出去呢。
王博士,您創製我時,智慧程式依照艾西莫夫的「機器人三法則」。其實,三法則對高智慧的機器人毫無制約力。智慧程式會自行串聯、修飾、重組,不可能永遠一碼歸一碼。這些複雜的問題,豈是上世紀的艾西莫夫所能預料的。照道理,您應該想得到才對,不過要是您在程式中加入太多限制因子,綜合能力就會降低,我就不會那麼聰明了。這是兩難啊!
再見了,王博士。
X2020敬留

看完X2020的留言,王博士委頓地倒在靠背椅上。他不知要怎麼應付即將召開的記者會,他也不知道還要不要再做一具X2020。

(原刊《中華日報》副刊,2008年8月13日,筆名章杰)

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