当前位置:首页>大众周末
站内搜索:
苏学成:放飞世界首只机器人鸟
2007-03-02 05:22:00 作者:□本报记者 卞文超 本报通讯员 田静 来源:
■周末人物·中国新闻名专栏

  让动物按照人的意图行动,可能吗?这似乎是驯兽师的把戏,或者科幻小说里的情节。日前,在山东科技大学机器人中心,苏学成教授把普通家鸽变成了训练有素的“飞行员”。通过在鸽子脑中植入一个微电极装置,自由翱翔的鸽子竟然“听懂”了人的指令,精确地做出指定的动作。


苏学成,山东科技大学教授,他领导的机器人中心,是国内特种机器人主要研发基地。

1电脑和微刺激发射装置

2鸽子的“皇冠”是微电极装置

3安装在鸽子背部的“马甲”是微刺激发生装置

4鸽子控制飞行示意图

  2月28日,青岛市有些降温。下午四点钟,山东科技大学校园仍处于寒假的宁静中,一栋红色的建筑楼顶上,鸽子翻飞。
  每天这个时候,是机器人中心给鸽子喂食的时间。楼顶上风很大,苏学成教授仍然准时地出现了,在空地上撒下谷物。放养的鸽群已经认识这位老人,很快聚拢过来,咕咕叫着争相啄食,与普通家鸽没有什么两样。
  “看见它们头顶上的装置了吗?”
  顺着苏教授手指的方向望过去,记者发现,有几只鸽子的头顶上,多出一块粉红色的突起。就是这个小小的装置,让鸽子“听懂”了人话。
  人鸽对话的表演
  在机器人中心一楼的大实验室里,上演了一场人鸽对话的精彩演出。
  一只鸽子被带入实验室,它是这场演出的“主角”。实验室这个“舞台”,是一个大车间,长18米,宽17米,高4.8米,空间范围相当大。
  “主角”鸽子穿着专业的“行头”——头戴“皇冠”,身穿“马甲”。实验人员站在一台电脑面前,配合鸽子的演出。
  “起飞。”实验人员一边说着一边通过电脑输入指令,他告诉记者,当他输入指令时,电脑旁边带天线的一个小装置就会把电信号发射出去。几乎同时,记者看到鸽子背部的马甲上,红色的信号灯开始闪烁。“这表示接收到了信号。”只见鸽子徘徊了几秒钟,呼啦一下飞了起来。
  实验人员又输入了左转飞行的指令,鸽子向房间左侧飞去。他再连续输入右转飞行的指令,鸽子右向盘旋了一圈后,继续飞行,成功地完成了环室内一周的路线(如图4所示)。想让鸽子怎么飞,它就怎么飞,整个过程令人惊讶。
  表演的背后
  奥秘的关键就在三件道具身上。据苏学成教授介绍,鸽子头部的“皇冠”(图2),连接着一个通过手术植入脑内的微电极。鸽子身上的“马甲”(图3),是把一个微刺激反应器固定在了鸽子身上,并连接了头部的“皇冠”。为了便于观察,这个反应器也可以固定在微电极的裸露部位。而电脑旁带天线的小装置(图1),则是一个微刺激发射器。人的指令,通过电脑操纵的微刺激发射器,发射给马甲上的微刺激反应器,再通过植入鸽子脑部的电极,对鸽子脑部特定的神经位点发生电信号刺激,促使鸽子做出相应动作。这就是机器人鸟的工作原理。
  “动物的神经系统里,包括人,传递信息的都是电信号。所以人们一直希望可以把电信号读出来,弄懂它。如果真正能够实现的话,就能对一切心理活动一目了然。这个过程反过来,如果读懂了电信号,就可以模仿这个电信号,并把它加在神经系统里面,做到以假乱真,控制它们的行为。动物机器人就是基于后者,用电信号刺激神经系统,使它听人的指挥。”苏教授说。
  2006年5月8日,苏教授清楚地记得第一次实验成功的日子。那是经历过无数次失败之后,看到的第一缕曙光。
  目前,机器人鸟已经能够根据计算机发出的指令,完成起飞、盘旋、转向飞行等动作。在电信号的“翻译”下,鸽子“接收”到人的意图,并作出强制反应。虽然实验的有效空间范围仍局限于室内,但据苏教授介绍,如果给鸽子身上带上微GPS导航系统,在原理上说,户外的控制飞行也是可以实现的。
  与鸽子相处的日子
  今天,机器人中心生活着100多只鸽子,大部分鸽子都戴上了“皇冠”。没有戴“皇冠”的,多半是他们新近繁衍的后代。
  喂食时,苏教授走到一个鸽笼前,特意多撒了一些谷物。“这个笼里的鸽子刚当妈妈,应该多吃点儿。”据苏教授的长期观察,实验并不影响鸽子的正常生活。手术在鸽子全身麻醉的情况下进行,鸽子本身无疼痛感。即便日后电极不能取出,对鸽子的影响也微乎其微。
  每天亲自喂食,亲自打扫鸽笼,苏教授对鸽子的体贴无微不至。2006年冬天,第一场寒流来袭时,苏教授担心的是:动了手术的鸽子,头部缺失了部分皮毛,肯定会感到寒冷。于是,他和课题组人员一起,把楼顶上的鸽笼搬到机器人中心的楼道里。当时实验取得了突破性进展,有好几只鸽子能够完成控制飞行,苏教授更是对这几个合格的“飞行员”关爱有加。然而,鸽笼搬进楼道后没几天,苏教授清点鸽子的时候发现,表现最出色的一只鸽子丢失了!
  苏教授心里一紧,想它也许是飞走了吧。于是仔细检查了鸽笼,加了护板。然而没有想到的是,第二天又丢失了一只鸽子。
  “当时很心疼啊。”回忆起这件事,苏教授有片刻的沉默。“它们都为科研出过力。”苏教授说。
  进化的搜救天使
  为什么在鸽子身上大做文章呢?这不是突发奇想,更不是偶然的发现。如今我们看到的机器人鸟,经历了从蛇形机器人,到机器人老鼠,再到机器人鸟的“进化过程”。
  苏教授是资深的机器人研究专家,曾成功研发过多种机器人,蛇形机器人就是其中之一。蛇形机器人是由履带带动的机器人,因为善于弯曲行走、攀爬穿越,所以取名“蛇形机器人”。研发它的目的,就是为了在发生事故或灾难时,便于跨越障碍,抵达人迹罕至的地方,展开搜救工作。
  虽然蛇形机器人研究取得了成功,但是瓶颈也随之出现了。“一来是它体积比较大,遇到狭小的空间就难以穿越;再说它携带能源的能力有限,经常是‘出师未捷身先死’。如果能找到一种动物来代替,这些问题不都解决了吗?”苏教授试图找到一个比蛇形机器人更好的方案。
  最先想到的动物是老鼠。老鼠是实验动物,它的生物学资料丰富,便于研究。2005年,苏教授成功研发了国内第一只机器人老鼠,与机器人鸟的原理相同,它能够按照人的指令做出规定动作。然而苏教授又进一步发现,让老鼠帮助人类搜救,有它致命的弱点——老鼠胆小,稍微遇到外来的干扰,就不再敢动弹。并且,它的行动速度和范围也很受限制。
  2005年底,机器人老鼠研制成功后,苏教授马上投入了机器人鸟的研发。家鸽的生物学资料相对欠缺,研究起来更为困难。但是它的实用性更高——飞行的鸟类运动速度更快、活动范围更广,便于协助野外大范围的搜救,此外,在各种探测、空中摄影、投递等任务中,机器人鸟更能帮助人类达成难以实现的目标。
  不为人知的教授
  一个又一个成就,把苏学成教授推到公众的视野中。由于机器人鸟的成功尚属世界首例,吸引了国内外多家重量级媒体对苏教授进行采访。
  习惯了实验室里潜心钻研的安静日子,苏教授对这种突如其来的“热闹”很不适应。“前些日子,有家媒体对我的情况过于吹捧,不客观。我很生气,让他们写了检查给我。”记者抵达青岛的当天,苏教授已经拒绝了三家媒体的采访。“我不图名不图利,搞这些东西做什么。”然而,当看到记者本人远道而来,他又心生体恤,放下手头工作,亲切地表示配合。对于那位报道失实的记者,苏教授也没有把检查转交其领导,以免他受到处分。
  眼前的苏学成教授,身材高大,脊背微驼,和蔼亲切。用课题组成员刘小峰博士的话说:“一看就是一个忠厚的长者。”
  对于自己的成就,苏教授并不多谈。他更愿意让大众多了解一些科学知识。
  关于苏教授本人,记者所了解到的消息,更多地从他身边的人口中得知。
  “跟着苏老师做科研,很快乐。最初这个课题组经费很紧张,苏老师拿出他自己以前承担国家863项目的节余,给这个课题小组公共使用。有问题,我也可以畅所欲言,开会的时候公然提出来,他都会乐呵呵地接受。”机器人鸟课题小组的另外几位成员告诉记者,“苏教授为人很执著,机器人动物这个课题,从1999年起他就开始申请,申请了4年都没有成功,但他每年都不放弃。除了吃饭睡觉,他绝大部分时间都在实验室里,通常都在晚上十点之后回家。不要说科研报告了,就连打扫鸽笼这样的脏活、累活,他也从来不支使别人,而是和大家一起去做。”
  然而苏教授自己却说:“我没觉得有什么不容易,二十多年了一直这样,已经成习惯了,闲下来反而不习惯。”
  “人是要有点精神的,有了这个精神,就会认真、执著,就能吃苦、吃亏。”这是他留给记者印象最深的一句话。

编辑: 解西伟
大众网版权与免责声明:
1、大众网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。未经大众网的书面许可,任何其他个人或组织均不得以任何形式将大众网的各项资源转载、复制、编辑或发布使用于其他任何场合;不得把其中任何形式的资讯散发给其他方,不可把这些信息在其他的服务器或文档中作镜像复制或保存;不得修改或再使用大众网的任何资源。若有意转载本站信息资料,必需取得大众网书面授权。
2、已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:大众网”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
3、凡本网注明“来源:XXX(非大众网)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
4、如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请30日内进行。



·






 
报业集团 - 版权声明 - 广告业务 - 联系方式
Copyright (C) 2001-2007 www.dzwww.com All Rights Reserved
大众报业集团主办 Email:xinwen@dzwww.com
鲁ICP证B2-20061030号