0:00:01.531,0:00:03.368
说到机器人。

0:00:03.368,0:00:04.832
机器人可被编程进行

0:00:04.832,0:00:08.563
数百万次的重复任务，而几乎不出错，

0:00:08.563,0:00:11.059
这对我们来说很难做到，对吧？

0:00:11.059,0:00:14.220
工作中的机器人很迷人。

0:00:14.220,0:00:15.476
看看它们。

0:00:15.476,0:00:17.384
我可以盯着看几个小时。

0:00:18.108,0:00:19.437
没有这种感觉吗？

0:00:19.437,0:00:21.614
不那么迷人的是，

0:00:21.614,0:00:24.547
如果这些机器人离开工厂，

0:00:24.547,0:00:29.027
进入一个不同的环境，不像[br]在工厂这样进行过精确的了解和测量,

0:00:29.027,0:00:33.301
去完成一项不需要什么[br]精度的简单任务，

0:00:33.301,0:00:34.912
结果可能是这样的——

0:00:34.912,0:00:37.731
我是说，就开个门，[br]不用考虑什么精度。

0:00:37.731,0:00:38.671
（笑声）

0:00:38.671,0:00:41.125
或者测量数据里有个小误差，

0:00:41.125,0:00:43.191
它错过了阀门，就这样了——

0:00:43.191,0:00:44.341
（笑声）

0:00:44.341,0:00:46.785
多数情况下，根本无法恢复。

0:00:47.561,0:00:49.236
这是为什么呢？

0:00:49.236,0:00:51.000
多年来，

0:00:51.000,0:00:54.410
机器人的设计一直[br]在强调速度和精度，

0:00:54.410,0:00:57.362
这已经演变成了[br]一种非常特定的构架。

0:00:57.362,0:00:58.743
如果观察一个机器臂，

0:00:58.743,0:01:01.402
它是一组精准设计的刚性连杆，

0:01:01.402,0:01:03.461
还有马达，也叫致动器，

0:01:03.461,0:01:05.231
马达让连杆绕着关节移动。

0:01:05.231,0:01:06.558
在这种机器人结构中，

0:01:06.558,0:01:08.851
你必须完美地测量工作环境，

0:01:08.851,0:01:10.748
了解周围环境里有什么，

0:01:10.748,0:01:13.497
还要对机器关节的每一个运动

0:01:13.497,0:01:15.522
完美地编程，

0:01:15.522,0:01:18.784
因为一个小误差就会[br]产生非常大的故障，

0:01:18.784,0:01:21.927
会损坏别的东西，或者[br]如果别的东西比机器人硬，

0:01:21.931,0:01:24.092
就会损坏你的机器人。

0:01:24.092,0:01:26.297
那么我们来说说这些机器人。

0:01:26.297,0:01:29.520
不要去想这些机器人的大脑，

0:01:29.520,0:01:32.265
也不要想我们对它们的[br]编程有多仔细，

0:01:32.265,0:01:34.083
仅仅观察一下它们的身体。

0:01:34.606,0:01:37.485
其中显然存在一些问题，

0:01:37.485,0:01:40.612
因为使机器人精确并强壮的东西，

0:01:40.612,0:01:45.001
同时也让它们在现实世界中[br]变得极度危险且低效，

0:01:45.001,0:01:46.986
因为它们的身体不能变形，

0:01:46.986,0:01:50.215
也不能更好地适应[br]与真实环境的交互。

0:01:51.226,0:01:54.344
那么，不妨设想一种[br]截然相反的方式，

0:01:54.344,0:01:57.162
让它比周围的所有东西都软。

0:01:57.827,0:02:02.912
也许你觉得，如果它很柔软[br]就什么都干不了，

0:02:02.912,0:02:04.089
这似乎有点道理。

0:02:04.089,0:02:06.929
但大自然的说法则相反。

0:02:06.929,0:02:08.660
例如，在海底，

0:02:08.660,0:02:11.456
数千磅的静水压下，

0:02:11.456,0:02:13.884
一只周身柔软的动物

0:02:13.884,0:02:17.161
可以移动比它硬得多的物体，[br]并与之相互作用。

0:02:17.878,0:02:20.725
它带着这个椰子壳到处走，

0:02:20.725,0:02:23.109
就因为触角是柔软的，

0:02:23.109,0:02:25.613
触角既是脚也是手。

0:02:26.241,0:02:30.066
显然，章鱼还能打开罐子。

0:02:31.883,0:02:33.637
很神奇，对吧？

0:02:35.918,0:02:40.418
但是，这样的行为不仅仅是由[br]这种动物的大脑实现的，

0:02:40.418,0:02:42.432
也是由它的身体实现的，

0:02:42.432,0:02:46.464
这是一个明显的例子，[br]也许是最明显的例子，

0:02:46.464,0:02:48.264
体现了嵌入式智能，

0:02:48.264,0:02:51.550
这是所有生物都有的一种智能。

0:02:51.550,0:02:53.116
我们也都有。

0:02:53.116,0:02:56.958
我们的身体，它的[br]形状、质地和结构，

0:02:56.958,0:03:00.140
是躯体活动的基础，

0:03:00.140,0:03:05.753
我们能主动适应环境，

0:03:05.753,0:03:08.477
所以能在各种各样的[br]状况下完成任务，

0:03:08.477,0:03:11.430
而不必事先做很多计划或计算。

0:03:11.430,0:03:14.129
那么为什么不把某些嵌入式智能

0:03:14.129,0:03:15.684
应用到机器人中，

0:03:15.684,0:03:18.033
让它们摆脱对计算和感知的

0:03:18.033,0:03:20.050
过度依赖呢？

0:03:21.097,0:03:23.747
要实现这一点，[br]我们可以遵循自然法则，

0:03:23.747,0:03:26.359
因为大自然已经通过进化[br]设计出了非常好的

0:03:26.359,0:03:30.855
与环境相互作用的机体。

0:03:30.855,0:03:35.349
很容易注意到，大自然[br]经常使用柔软的材料，

0:03:35.349,0:03:37.644
而很少使用坚硬的材料。

0:03:37.644,0:03:41.436
这就是这个新领域，[br]或机器人领域所实现的，

0:03:41.436,0:03:43.896
叫做“柔性机器人学”，

0:03:43.896,0:03:47.632
它的主要目的不是制造超精密机器，

0:03:47.632,0:03:49.569
因为我们已经有这种机器了，

0:03:49.569,0:03:54.489
而是要让机器人能够面对[br]真实环境中的意外情况，

0:03:54.489,0:03:56.176
从而能够进入真实环境。

0:03:56.176,0:03:59.674
机器人之所以柔软，[br]首先是因为它的柔性躯干，

0:03:59.674,0:04:05.205
它由可以承受很大变形的[br]材料或结构制成，

0:04:05.205,0:04:07.096
不再用刚性的连杆，

0:04:07.096,0:04:10.644
其次，为了让它们移动，[br]我们使用分布式驱动，

0:04:10.644,0:04:15.676
我们必须持续控制这个[br]非常易变形的躯干的形状，

0:04:15.676,0:04:18.974
它的效果就像[br]有很多个连杆和关节，

0:04:18.974,0:04:21.687
但却根本没有任何刚性结构。

0:04:21.687,0:04:24.047
可以想象，造一个[br]柔性机器人的过程

0:04:24.047,0:04:26.427
与构造刚性机器人非常不同，

0:04:26.427,0:04:30.228
后者需要用特定方法[br]去组装连杆、齿轮和螺钉。

0:04:30.948,0:04:33.497
而对于软体机器人，[br]大多数情况下，

0:04:33.497,0:04:35.648
只需要从头构建致动器，

0:04:35.648,0:04:38.030
将柔性材料塑造成

0:04:38.030,0:04:40.433
对特定输入做出响应的形式。

0:04:41.054,0:04:43.512
例如让这个结构发生形变，

0:04:43.512,0:04:45.983
如果想用刚性连杆和关节，

0:04:45.983,0:04:49.261
需要相当复杂的形状去实现，

0:04:49.261,0:04:51.594
而这里使用的只是一个输入值，

0:04:51.594,0:04:52.958
比如大气压。

0:04:53.869,0:04:57.358
好的，我们来看几个[br]很酷的柔性机器人吧。

0:04:57.765,0:05:02.312
这个是哈佛大学研发的[br]一个可爱的小家伙，

0:05:02.312,0:05:06.805
他靠着沿身体施加的压力波走路，

0:05:06.805,0:05:10.091
由于是柔性的，[br]他可以从矮桥下溜过，

0:05:10.091,0:05:11.292
再继续走，

0:05:11.292,0:05:14.489
然后稍微变换姿势继续走。

0:05:15.345,0:05:17.576
这是最初的原始模型，

0:05:17.576,0:05:21.252
他们还构建了更强大的版本，[br]搭载了动力，

0:05:21.252,0:05:26.699
该版本可以与外部真实的环境的互动，

0:05:26.699,0:05:28.405
比如一辆车在它身上碾过...

0:05:30.090,0:05:31.240
还能继续工作呢。

0:05:32.056,0:05:33.207
太可爱了。

0:05:33.207,0:05:34.628
（笑声）

0:05:34.628,0:05:38.492
还有机器鱼，它能像[br]真鱼一样在水中游动，

0:05:38.492,0:05:41.676
因为它有一个柔软的尾巴，

0:05:41.676,0:05:43.570
同样利用了气压进行分布式驱动。

0:05:43.954,0:05:45.442
那是麻省理工学院的作品，

0:05:45.442,0:05:48.117
当然，还有机器章鱼。

0:05:48.117,0:05:50.196
它实际上是柔性机器人学

0:05:50.196,0:05:52.422
这一新领域开发的首批项目之一。

0:05:52.422,0:05:53.858
你看到的是人造触须，

0:05:53.858,0:05:58.887
其实整个机器都是用几根触须打造的，

0:05:58.887,0:06:01.658
把机器扔进水里，

0:06:01.658,0:06:05.951
可以看到它到处走，[br]探索海底世界，

0:06:05.951,0:06:09.254
它的行为方式与硬机器人很不一样。

0:06:09.254,0:06:12.914
这对于珊瑚礁等脆弱的环境非常重要。

0:06:12.914,0:06:14.400
让我们回到陆地。

0:06:14.400,0:06:15.800
你看到的这个画面是

0:06:15.800,0:06:19.738
我的斯坦福同事开发的[br]正在成长的机器人。

0:06:19.738,0:06:21.738
相机固定在上面。

0:06:21.738,0:06:23.196
这个机器人很特别，

0:06:23.196,0:06:25.622
因为利用气压，它从顶端生长，

0:06:25.622,0:06:28.922
而身体的其他部分[br]与环境保持紧密接触。

0:06:29.316,0:06:32.034
这是受到植物的启发，不是动物，

0:06:32.034,0:06:35.349
它们以相似的方式[br]传过环境中的障碍不断生长，

0:06:35.349,0:06:38.309
因此可以面对多种多样的情况。

0:06:39.043,0:06:40.711
我是一名生物医学工程师，

0:06:40.711,0:06:42.980
也许我最热衷的应用

0:06:42.980,0:06:44.433
是在医学领域，

0:06:44.433,0:06:49.274
我能想到的与人体近距离互动方式

0:06:49.274,0:06:51.283
应该就是实际进入身体内部了，

0:06:51.283,0:06:54.054
例如微创手术。

0:06:54.958,0:06:58.360
在这方面，机器人对[br]外科医生的帮助很大，

0:06:58.360,0:07:00.109
因为他们要进入人体[br]实施手术，就必须

0:07:00.109,0:07:02.766
利用很小的开口和平直的器械，

0:07:02.766,0:07:06.316
这些器械必须与[br]非常精细的结构相互作用，

0:07:06.316,0:07:08.364
在非常不确定的环境中，

0:07:08.364,0:07:10.039
并且必须保证安全。

0:07:10.039,0:07:12.251
另外，要把相机带入体内，

0:07:12.251,0:07:15.867
让医生看到手术区域内部，

0:07:15.867,0:07:18.308
如果用硬的器械，[br]比如传统的内窥镜，

0:07:18.308,0:07:19.825
是非常有挑战性的。

0:07:20.517,0:07:23.106
我曾与欧洲的研究小组一起，

0:07:23.106,0:07:25.702
开发了这种手术用[br]自摄像柔性机器人，

0:07:25.702,0:07:29.470
它与传统内窥镜非常不同，

0:07:29.470,0:07:32.574
能利用组件的柔性来移动，

0:07:32.574,0:07:37.462
该组件可以向各个方向[br]弯曲，也可以伸长。

0:07:37.462,0:07:41.002
外科医生实际上已经[br]在用它从不同视角

0:07:41.002,0:07:43.070
观察自己对其它器械的操作，

0:07:43.070,0:07:46.616
而不用太担心碰到周围的东西。

0:07:47.247,0:07:50.990
这里可以看到操作中的柔性机器人，

0:07:50.990,0:07:53.808
它就这么进去了。

0:07:53.808,0:07:57.077
这是人体模拟器，[br]不是真正的人体。

0:07:57.077,0:07:58.228
它可以四处移动，

0:07:58.228,0:07:59.902
还能提供光照，因为通常

0:07:59.902,0:08:03.023
身体里通常没什么光亮。

0:08:03.023,0:08:04.296
最好别有。

0:08:04.296,0:08:07.298
（笑声）

0:08:07.298,0:08:11.996
有时，外科手术甚至[br]只用一根针就能完成，

0:08:11.996,0:08:16.043
目前我们正在斯坦福研究[br]一种非常灵活的针，

0:08:16.043,0:08:18.695
是一种非常微小的柔性机器人，

0:08:18.695,0:08:22.119
它的机械结构被设计成能够[br]利用与组织的相互作用，

0:08:22.119,0:08:24.389
在实体脏器内来回移动。

0:08:24.389,0:08:28.109
这让我们有可能到达[br]实体脏器内部深处的

0:08:28.109,0:08:30.167
许多不同组织，例如肿瘤，

0:08:30.167,0:08:32.492
而且只需要使用单个切入点。

0:08:32.492,0:08:36.061
你甚至可以在通往目标组织的路线上

0:08:36.061,0:08:38.375
绕过想要避开的结构。

0:08:39.377,0:08:42.682
显然，对于机器人技术来说，[br]这是一个非常激动人心的时刻。

0:08:42.682,0:08:45.835
我们有了柔性结构的机器人，

0:08:45.835,0:08:47.790
这对机器人界提出了

0:08:47.790,0:08:49.777
新的、非常有挑战的问题，

0:08:49.777,0:08:52.452
事实上，我们刚刚开始[br]学习如何控制，

0:08:52.452,0:08:55.566
如何在这些非常灵活的[br]结构上放置传感器。

0:08:55.566,0:08:58.656
当然，对于大自然在数百万年的[br]进化中创造的奇迹，

0:08:58.656,0:09:00.778
我们的发现根本不值一提。

0:09:00.778,0:09:02.882
但有一点我可以肯定：

0:09:02.882,0:09:05.398
机器人将变得更加柔软和安全，

0:09:05.398,0:09:08.780
它们将在现实生活中[br]为人类提供帮助。

0:09:08.780,0:09:09.931
谢谢。

0:09:09.931,0:09:14.343
（掌声）