從艾西莫夫到自駕車：機器人發展史上的12個關鍵時刻

鮮少有科技能像機器人一樣，如此深刻地激發人類的想像力。數十年來，能夠像人類一樣行走和說話的機器，一直是科幻小說的經典主題。然而現實卻顯得有些平淡，大多數現實世界中的機器人只是一些無身體的機械手臂，被用於枯燥且重複的工廠作業。但近年來，人工智慧（AI）和機器人硬體方面的突破，意味著我們想像中聰明的人形機器人正越來越接近現實。

以下是推動機器人發展至今的12個最重要的里程碑。

自古以來，人們就想像過人造人的可能性，從猶太民間傳說中的黏土巨人哥倫，到希臘神話中火神赫菲斯托斯的機械僕人。歷史中也不乏複雜自動裝置的例子，這些裝置以其逼真的動作讓觀眾讚歎不已。但「機器人」這個詞，是由捷克作家卡雷爾・恰佩克在1921年的劇作《羅素姆的萬能機器人》（R.U.R.）中首次提出的，該劇名全稱為Rossumovi Univerzální Roboti 。這個詞源自捷克語「robota」，意思是強制勞動。這部劇講述了由合成有機物製成的人工勞動者反抗人類主人的故事，這一情節在後來的許多作品中都有迴響。

機器人成為了科幻小說中流行的主題，傳奇作家艾薩克・艾西莫夫在他的許多故事中都大量描繪了機器人。他作品的一個主要主題是這些人造人將如何與人類社會互動。在1942年的短篇小說《環舞》中，他提出了「機器人三大法則」，旨在規範他虛構世界中所有機器人的運作方式。第一法則禁止機器人傷害人類；第二法則要求機器人服從人類，但不得違反第一法則；第三法則命令機器人在不與前兩條法則衝突的前提下保護自己。儘管完全是虛構的，但艾西莫夫的三大法則對人工智慧和機器人倫理框架的發展產生了重要影響。

科幻小說中的想法很快就滲透到了現實世界。20世紀50年代初，連續發明家喬治・德沃爾開始研發一種可以在工廠執行重複任務的機械手臂。他與企業家約瑟夫・恩格爾伯格合作成立了全球第一家機器人公司Unimation。1961年，他們的Unimate機器人在新澤西州的一家通用汽車工廠的裝配線上投入使用。這臺液壓驅動的機械手臂具有五個自由度，這是衡量靈活性的指標，意味著它的手臂可以在五個不同方向上移動或旋轉。程式設計時，使用者需要親自將手臂移動到不同位置，以教導它所需的動作序列，然後這些序列會被記錄在一種稱為磁鼓記憶體的磁性儲存裝置中。

到了20世紀60年代中期，機器人的機械能力取得了顯著進展，但它們本質上仍然是需要手動程式設計的笨拙機器。1966年，斯坦福研究所的研究人員開始研發一種帶有攝像頭和觸控感測器的輪式機器人，它能夠對自己的行動進行推理、制定計劃並在現實世界中導航。它可以自主地在多個房間之間移動，避開障礙物、開門、撥動燈開關和推動箱子。這個被團隊命名為「搖搖」（Shakey）的機器人受到了媒體的廣泛關注，1970年《生活》雜誌甚至稱它為「第一個電子人」。這臺機器人的一個關鍵進步是它的分層軟體架構，這使它能夠對任務進行推理，許多後續的機器人都借鑑了這一設計。

雖然Unimate是第一臺投入生產的機械手臂，但斯坦福手臂成為了新興工業機器人產業的藍圖。1969年，當時還是斯坦福人工智慧實驗室學生的維克託・申克曼設計了這臺具有六個自由度的手臂，它由電力驅動並由計算機控制。在隨後的幾年裡，申克曼在斯坦福和麻省理工學院製造了越來越精密的版本。最終在1974年，他成立了一家名為Vicarm Inc.的公司，將自己的研究成果商業化。1977年，他將設計出售給了Unimation，後者於1978年推出了「可程式設計通用組裝機器」（PUMA）機器人。最初的客戶是通用汽車，該公司用它來組裝汽車零部件。

機器人的誕生與另一項重大技術飛躍——太空時代的來臨相重合。科學家們認識到，能夠遙控甚至自主執行的機器，可能是探索太陽系的有力工具。1970年，蘇聯將世界上第一臺機器人月球車「月球車1號」（Lunokhod 1）送上了月球。這臺月球車形似浴缸，有八個獨立驅動的車輪，可以透過天線和四個攝像頭的回饋訊號，從地球進行遙控。這臺太陽能車輛執行了近一年，大約是其設計壽命的三倍半，行駛了6.5英里（10.5公里）。它還使用可伸展的探針對月球土壤的力學特性進行了500多次測試。

到了20世紀80年代，能夠在受控環境中執行重複任務的工業機器人已經很普遍，但建立更靈活、更自主機器的努力卻陷入了困境。澳大利亞機器人專家羅德尼・布魯克斯直覺地認為，這種停滯是由於研究人員採取的自上而下的方法造成的。這種方法專注於賦予機器抽象推理能力，並開發複雜的數學符號系統來表示它們周圍的世界。相反，他從大自然中獲得靈感，專注於感知和行動之間的反饋迴路，這些迴路使動物能夠表現出複雜的行為。他在1990年的論文《大象不會下象棋》中概述的自下而上的方法表明，透過組合多個簡單的行為模組，可以解決當時現有機器人無法解決的挑戰。

儘管機器人技術取得了相當大的進步，但大多數機器與科幻作品中描繪的機械人仍相去甚遠。這種情況在1996年發生了改變，當時本田推出了P2機器人，這是第一臺能夠雙足獨立行走的人形機器人。該公司在20世紀80年代末就開始研究並試圖複製人類的行走方式，以解決雙足運動的問題。對P2及其後續的P3和P4機器人的研究，最終促成了該公司標誌性的ASIMO人形機器人的開發。ASIMO於2000年首次亮相，為未來的人形機器人技術設定了標準。

大多數商業機器人公司專注於設計用於取代工廠繁重勞動的機器，而直觀外科公司（Intuitive Surgical）則決定專注於微創手術這一精細過程。他們製造了一種名為「達文西」（da Vinci）的四臂機器人外科手術系統，外科醫生可以遠端控制它。這些機械手臂能夠握住手術刀、抓鉗和剪刀等手術器械，使外科醫生能夠進行超精確的動作。該裝置於2000年獲得美國食品藥品監督管理局的使用批准，已用於超過1400萬例手術。