給機(jī)器人造個(gè)電子舌頭

要想機(jī)器人在復(fù)雜的人類世界既不傷害人類又能保全自己，它們還需要更多的感知能力，而研究人員所做的才只是個(gè)開始。不可避免地，機(jī)器人的感知能力將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的感知范圍。

人類生活在由感知構(gòu)建起的玻璃罩里。你只能看到光譜中的一部分可見光，品出特定的一些味道，聽到一定頻率范圍內(nèi)的聲音。這些已經(jīng)是進(jìn)化帶來的突破了。

但機(jī)器可以輕松躍過自然選擇的藩籬。人類發(fā)明了先進(jìn)的機(jī)器人，就相當(dāng)于創(chuàng)造出了一種新的生物，它理論上可以感知更大范圍的刺激。因此機(jī)器人專家也面臨著一些有趣的挑戰(zhàn)，他們不僅要為機(jī)器人創(chuàng)造虛擬的觸覺和味覺，也要思考機(jī)器人在人類世界里應(yīng)該忽略什么。

就比如說聲音。我指的不是人的話語——現(xiàn)在語音識(shí)別對(duì)機(jī)器來說輕而易舉——我指的是機(jī)器能聽到更多其他聲音。這是Audio Analytic公司的研究領(lǐng)域，該公司已經(jīng)研發(fā)了一套系統(tǒng)，使智能音響等電子設(shè)備能夠探測(cè)并甄別非語言的噪音，比如玻璃摔碎的聲音（這是警衛(wèi)機(jī)器人該有的特點(diǎn)）或者汽笛聲（這是自動(dòng)駕駛汽車該有的特點(diǎn)）。

在這個(gè)紛雜的世界里甄別出這些聲音不是件簡(jiǎn)單的事，因?yàn)樗?a target="_blank">工作原理和語言識(shí)別完全不同。Audio Analytic公司CEO Chris Mitchell表示：“目前還沒有語言模型能被用來支撐你尋找特定的聲音，所以那些花了二三十年的心血構(gòu)建的語言模型對(duì)這些聲音并不適用。”自然語序和口語語言模式這類最易尋的標(biāo)志在研究非語言聲音時(shí)并不管用，所以Audio Analytic必須要將聲音分解成基本單元，他們稱其為“音詞”（ideophones）。這本質(zhì)上是擬聲詞的量化，就像亞當(dāng)·威斯特主演的蝙蝠俠系列里“bang”、“kapow”這樣的詞。

AudioAnalytic可以將聲音分成幾大類：“沖擊型”聲音（“impulsive”sounds），比如玻璃碎裂聲；“音調(diào)型”聲音（“tonal” sounds），比如汽笛聲；以及“發(fā)聲型”聲音（“voiced” sounds），比如狗吠?！叭缓竽愦笾掳凑者@個(gè)分類體系來描述所有聲音，” Mitchell介紹道，“接著你可以開始辨別，‘這是機(jī)械的聲音還是自然發(fā)聲？’然后你用這樣的方式來整理所有的聲音。”這就是一套可以運(yùn)用于計(jì)算機(jī)，也可以在未來運(yùn)用于仿真機(jī)器人的系統(tǒng)，它可以像辨別人類語言一樣辨別特定的聲音。

觸覺是另一個(gè)可能被你忽視的復(fù)雜官能。這個(gè)被稱為“第五感”的官能不僅能感覺出質(zhì)地，也能察覺出壓力和溫度。所以賦予機(jī)器人觸覺需要結(jié)合好幾種傳感器。（順帶說一句，一家叫SynTouch的公司已經(jīng)在研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)了。）在南加州大學(xué)研究觸覺的機(jī)器人專家Heather Culbertson 說：“能獲取全部的所需信息就意味著你成功了一半。然后你要教機(jī)器人怎么去處理這些信息，并且要教它們這些信息意味著什么？”

實(shí)際上你的身體忽視了很多的觸覺刺激。你不會(huì)覺得衣服整天摩擦你的皮膚有什么特別，如果你舒舒服服坐著，你也不會(huì)察覺到屁股和背部所承受的壓力。你的身體會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，防止感官過載。

“如果我們想要給機(jī)器人構(gòu)建全身感官系統(tǒng)，它們就需要超高的計(jì)算能力才能完成這整個(gè)過程，” Culbertson 說，“我們不僅得教機(jī)器人怎么處理數(shù)據(jù)，還要教他們忽視一些不重要的信息。”

賦予機(jī)器人觸覺不僅對(duì)人類的安全非常重要（比如你一定不希望腦袋被手術(shù)機(jī)器人壓碎），對(duì)機(jī)器人自身而言也很重要?！叭绻汩_始使用居家機(jī)器人并且想讓他們做飯的話，溫度傳感器必不可少，否則機(jī)器人可能就在爐子前熔化了?！盋ulbertson說。

說到做飯，研究人員也在研發(fā)電子舌頭，這聽起來更像是某個(gè)迷幻樂隊(duì)的名字，但實(shí)際上這是一個(gè)可以讓機(jī)器“嘗”到味道的裝置。它的工作原理和我們自己的舌頭差不多。我們的舌頭上有各種不同的味蕾對(duì)食物分子做出不同的反應(yīng)，大腦接收到這些信息后會(huì)整合數(shù)據(jù)，反饋出你平時(shí)嘗到的味道，比如橙汁的味道。

類似的，電子舌頭可以整合一系列傳感器輸出的信息。波蘭科學(xué)院的化學(xué)家Emilia Witkowska Nery 介紹道：“檢測(cè)pH值的傳感器可以鑒定酸味。如果要辨別咸味，那可以用檢測(cè)鈉、鉀和氯元素的傳感器?！?/p>

“電子舌頭的運(yùn)作需要結(jié)合不同的傳感器信號(hào)，”她補(bǔ)充道，“就像我們的舌頭一樣?！?/p>

不一樣的是電子舌頭可以嘗試我們不敢嘗的東西。比如，你可以用電子舌頭測(cè)試一下食物里是否含有害添加劑或是其他摻雜物?！坝辛怂覀兙涂梢暂p而易舉地鑒別不同種類的食物，或者檢查網(wǎng)上購(gòu)買的食材是否新鮮，而不需要專家們來檢測(cè)，” Nery說，“但問題在于，我們?cè)鯓咏邮盏竭@些檢測(cè)結(jié)果。除了把電極插進(jìn)大腦，我們沒有別的辦法感知電子舌頭嘗到的味道，然而這法子顯然不適合大規(guī)模應(yīng)用?！?/p>

那么電子舌頭怎樣才能充分描述一種味道呢？裝有電子舌頭（不一定長(zhǎng)得像從嘴里伸出來的真舌頭，它更像一種探測(cè)器）的家用機(jī)器人廚師怎樣跟你解釋它做的紅燒肉味道如何呢？

這讓我們又回到了數(shù)據(jù)的問題上。電子味覺的實(shí)現(xiàn)需要代價(jià)昂貴的大量計(jì)算。我們要把味覺和其他感官結(jié)合起來，然后對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尤其當(dāng)這些感官是基于機(jī)器工作的，而機(jī)器運(yùn)行本身就已經(jīng)需要大量復(fù)雜計(jì)算了。所以未來能感知、有情緒、考慮周到的機(jī)器人需要一個(gè)分級(jí)處理系統(tǒng)，把外界刺激按重要程度分類處理，否則估計(jì)它們頭都會(huì)炸了。

這件事的復(fù)雜之處在于：就和人類一樣，機(jī)器人得結(jié)合不同的感官來完成特定任務(wù)。你在鉆螺絲孔，快鉆好的時(shí)候會(huì)發(fā)出尖銳的摩擦聲，你知道這是怎么回事嗎？但鉆孔機(jī)器人知道，在快完成這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，它不僅能捕獲噪音，還能分析不斷變化的振動(dòng)頻率。

是的，這已經(jīng)是很大的進(jìn)步了。但是要想機(jī)器人在復(fù)雜的人類世界既不傷害人類又能保全自己，它們還需要更多的感知能力，而研究人員所做的才只是個(gè)開始。不可避免地，機(jī)器人的感知能力將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的感知范圍。但你知道，這樣的能力是被用來做紅燒肉的，而不是被用來發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)的。