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　　借助于機器人，最新的研究揭示，認知實際上可能是從激發(fā)精神生活的親身經(jīng)歷和行為進化而來的；新一代的機器人可能最終將提供進入人類精神發(fā)育途徑的關(guān)鍵認識

　　★ 文/阿茂

　　里奧納多是一部內(nèi)部裝滿了硅芯片的極品機器人。他的特別之處在于，不僅有豐富的面部表情，還和人一樣有學(xué)習(xí)的能力。他有著一對長長的耳朵、一對會眨動的棕色大眼睛、毛茸茸的鼻子 ，還有會坐的身體�？瓷先�，就像是《哈利·波特》中的魔幻生物。

　　不像今天的大多數(shù)自動機器人，他有著生物般的相貌，卻不像我們所看到的任何生物。由于有一副年幼可愛的面孔，人們和他交流的時候更像是在與一個小孩一塊玩。他的智力與一般6歲孩子相仿，但不像標(biāo)準(zhǔn)的機器人那樣采用預(yù)先編制的固定思考規(guī)則，他可以吸收他人的觀點，并在隨后的行為中利用這些知識。

　　他的創(chuàng)造者是麻省理工學(xué)院的個人機器人小組和鼎鼎大名的斯坦-溫斯頓工作室。這個集藝術(shù)、科學(xué)和發(fā)明于一體的社交智能機器人的名字源自文藝復(fù)興的科學(xué)家、發(fā)明家和畫家——里奧納多·達芬奇，簡稱里奧。

　　聰明的機器人

　　機器人的自由度是衡量機器人技術(shù)水平的一個重要參數(shù)，自由度越多，機器人可實現(xiàn)的動作越復(fù)雜，通用性也就越好。麻省理工學(xué)院的另一個機器人奈克西的面部有15個自由度，可以做出凝視、抬眉毛、眨眼睛和開口講話等動作；里奧則有69個自由度，其中32個在面部。所以，他能夠做出與人類非常相似的面部表情。雖然全身有很多關(guān)節(jié)，但是人們并沒有把他設(shè)計成會走路的機器人，事實上，他的自由度主要是被用作表情交流功能的。他能做手勢，也能以一些簡單方式操縱物體。里奧站高只有6厘米多一點，但他是斯坦維斯頓工作室自2001年秋季以來所嘗試的最復(fù)雜的機器人，也是當(dāng)今世界上最富表情的機器人。

　　探索人機交流需要構(gòu)造復(fù)雜的機器人。里奧納多內(nèi)置了大約60個體積非常小的馬達。研究人員開發(fā)了一個用于這種多軸交互式機器人所需要的可以驅(qū)動很多小馬達的馬達控制系統(tǒng)。如今，8軸和16軸的控制盒都已研制成功。比如，4個16軸馬達控制盒就可以用來控制里奧那多，而一個8軸控制盒就可以用來控制另外一部機器人樂寇。

　　借助一個實時人臉識別系統(tǒng)、安裝在右眼上的相機和聲音識別系統(tǒng)，里奧能記住人們的自我介紹和對他人的引見。他還具有視覺跟蹤的能力，能監(jiān)視環(huán)境中的人和解釋人的活動，會做以手勢為基礎(chǔ)的交流。

　　里奧身上裝有很多檢測物體視覺特征(如顏色、形狀和運動)和檢測人(如膚色、眼睛監(jiān)測和面部特征跟蹤)的檢測器，這樣，他就具有了注意和跟蹤、估算特定目標(biāo)的能力。不僅如此，他身上還安裝了大量傳感器，使用了可以偵測出溫度、親近度和壓力的合成皮膚，可說是一個具有一定觸覺的機器人。

　　那么，這個類人的機器人本領(lǐng)到底有多大呢？請看這個試驗：在里奧面前，麻省理工學(xué)院的研究人員博林將曲奇餅干藏在兩個盒子中的一個，盒蓋敞開。在博林離開房間后，另一個實驗人員走進去，用頭巾遮住臉，偷偷打開盒子，將餅干從一個盒子放到另一個盒子里，并將兩個盒子蓋都蓋好，然后再偷偷溜了出去。

　　博林很快返回來，叫里奧給他打開餅干盒。結(jié)果，機器人將目光從一個盒子轉(zhuǎn)向了另外一個，似乎在動腦筋，然后打開了第二個盒子。機器人正確地預(yù)測出博林想要第一個盒子中的曲奇。

　　機器人學(xué)會自我成長

　　里奧是一個社交機器人，而不是學(xué)術(shù)研究類型的機器人。里奧包含了內(nèi)置的情感移情系統(tǒng)，這使得他可以揣測出他所遇到的人的目標(biāo)和意向。

　　在計算機科學(xué)家辛西婭·布雷西亞的領(lǐng)導(dǎo)下，博林等研究者受到一個觀點的鼓舞——這個觀點對具身認知非常重要——模仿是移情最真實的形式。人們理解，我們可以通過模仿他人的行為來與人交流，抑或通過想象，為的是產(chǎn)生個人的情感和記憶以激活移情判斷。里奧的設(shè)計正反映出這一理念。這個機器人包括了一套評估和模仿可察覺面部表情的系統(tǒng)。在實驗室與人交流時，里奧學(xué)會了將特定的面部表情與相關(guān)的反應(yīng)聯(lián)系在一起。

　　機器人也安裝了評估人類聲音性質(zhì)的特定傳感器。這樣，聲音的反饋就使得里奧強化了他人面部表情與其個人情感之間的聯(lián)系。

　　另外一個內(nèi)置系統(tǒng)指導(dǎo)著里奧對附近物體的注意力，并留意一些運動跡象，比如一個人的目光和肢體語言。相同的系統(tǒng)使得里奧還能回憶他自己最近的行為和反應(yīng)，甚至是他執(zhí)行那些行為的時間和目的。博林指出，在社交中里奧的傳感器、馬達和注意力系統(tǒng)之間相互影響，最終產(chǎn)生新的思維技巧。將這個過程當(dāng)作計算機認知能力的成長，里奧的新成績包括為了引導(dǎo)一個人接近從沒見過的物體而識別出他對該物體的情感反應(yīng)。在與人類伙伴合作完成一項任務(wù)時，里奧還成功地調(diào)整了他所注視的方向。

　　這樣的本領(lǐng)使得里奧能以相當(dāng)微妙的方式從人類老師那里學(xué)習(xí)。博林說：“里奧也時常出錯，但是他能利用一種內(nèi)置構(gòu)造來組織理解周圍環(huán)境中另外一個人的觀點，并從社交中學(xué)習(xí)�！�

　　推動對認知的理解

　　如今，像里奧這樣的機器人正在幫助人們解開諸如語言和記憶等生物智能和認知技能的本質(zhì)。

　　科學(xué)家還需要在最終的社交學(xué)習(xí)者——嬰兒和幼兒中驗證發(fā)育的原則。新的研究認為，認知發(fā)育的提高，取決于孩子與他們的看管人之間的日常協(xié)作。這種經(jīng)驗刺激孩子注意到事物之間的聯(lián)系，就像孩子能夠認識到，無論媽媽是否拿了一個特別的玩具，媽媽的嘴里依然能發(fā)出媽媽的聲音。

　　這與研究人員在里奧身上觀察的學(xué)習(xí)過程類似，正是感覺、行為和其他非認知功能的神經(jīng)系統(tǒng)變得日益纏繞，促進了學(xué)習(xí)。史密斯說：“這就是認知的全部內(nèi)容�！�

　　里奧創(chuàng)造了精神研究的新進展。他表現(xiàn)出的是新一波的人工智能，其設(shè)計理念不再是循規(guī)蹈矩，而是具有學(xué)習(xí)功能。美國亞特蘭大埃默利大學(xué)的心理學(xué)家勞倫斯·巴薩羅說，在社交機器人這樣一個新興發(fā)展領(lǐng)域，像里奧這樣的機器人能試圖與人交流并從人類那里學(xué)習(xí)，新一代的機器人可能最終將提供進入人類精神發(fā)育途徑的關(guān)鍵認識。