0

0
0

文字

分享

0
0
0

用免費軟體動手做機器人!

馥林文化_96
・2014/04/29 ・4327字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

文/黃渝婷.攝影/張裕民

除了硬體,在製作機器人(或是其他東西)時,還會用到一個很重要的東西,那就是軟體。市面上的軟體有很多種,端看使用者個人的喜好,不過如果有軟體能夠幫你將設計到零件出貨都整合在一起,你會不會想試試看呢?

RS Components 結合他們身為零件代理商的優勢, 提供了DesignSpark PCB 與DesignSpark Mechanical 這兩套可以協助使用者整合產品設計到成品輸出的軟體。另外,RSComponents 更創辦了DesignSpark 這個工程師線上支援平臺,提供給機械領域、自動化領域等相關產業的工程師、老師、學生、業界人士,甚至是單純只想動手做的自造者們一個軟體下載、資訊分享和吸收新資訊的溝通管道。

前言

想要製作機器人, 除了購買市售的機器人套件外,喜歡動手做的自造者們也開始自行設計出具有個人特色的機器人。你可能聽過電路設計專用的「EAGLE」, 或是3D 繪圖軟體「123D」、「Sketchup」等,這些軟體可能會需要付費或是完全免費。但不管你使用的是哪套軟體,如果在設計完成後因為一個元件遍尋不著、預算金額不符等原因,而導致無法使你的創意成形,那不是很掃興嗎?

Robocon TW 16_ 1RS
RS Components 的亞太技術市場營銷總監 李國豪。

本次藉由採訪RS Components 的亞太技術市場營銷總監李國豪先生,幫大家介紹兩套DesignSpark 提供的免費軟體: 一款是專門設計PCB 板布線, 更將零件通路與PCB 板的製板廠商都整合在一起的DesignSparkPCB; 還有使用直觀建模, 讓使用者易於上手, 可用來設計3D 模型的DesignSpark Mechanical。這兩套軟體結合了RS Components 公司本身50 萬種電子產品的龐大資料庫,因此比起其他軟體,還多了零件查詢、庫存顯示、製作報價等服務,提供一個更方便、更省時的軟體選擇。

RS Components 與DesignSpark

RS Components( 以下簡稱RS)是一家源自英國的線上零件代理商,至今已營運了76 個年頭。目前他們已累積了50 萬種產品, 包括電子、電氣、機械元件及自動化產品供全世界的使用者購買,相較於大量的零件購買,RS 比較偏向於小批量、快速出貨的服務。

RS 除了提供零件, 也包含維修的服務, 而其於2010 創辦的DesignSpark 工程師線上支援平臺,更提供了使用者一個分享創意、了解新資訊、討論互動的交流平臺。此外,DesignSpark 還提供許多服務,如電子雜誌DesignSpark Magazine( 分為與電子設計相關與針對自動化工業控制的3D 設計兩種)、 Design Share交流區,以及免費的線上工程模型資料庫,包括了原理圖資料庫、 PCB 組件資料庫和2D、3D 模型資料庫等。DesignSpark 還提供兩套免費下載的軟體, 分別是DesignSpark PCB 和DesignSpark Mechanical。

Robocon TW 16_ RS
李國豪為我們介紹新開發的RS Toolbox 手 機應用程式。

由於智慧型手機這類高科技電子產品發展得愈發蓬勃,RS 為了讓使用者可以用更便利的方式查詢零件資訊, 特地針對智慧型手機設計了RS Toolbox 這款APP ,讓使用者可以直接在計算工具上修改數值,來得到適合元件使用的環境參數,包含周邊電阻與電容值,或者是適合的IC 等。除此之外,還可連接DesignSpark 交流平臺,讓使用者只需透過手機就能互相分享資源,美中不足的地方在於目前只有提供iOS 的版本,不過李國豪表示未來也將開發適用於Android 手機的APP。

DesignSpark 官網

這兩套軟體如何幫助我們製作機器人?

● DesignSpark PCB

電路板之於機器人,重要性如大腦之於人類。最後畫龍點睛、讓機器人能夠順利動起來的不外乎是這塊小小的板子。除了現在市面上容易入手的Arduino、Raspberry Pi 這類可直接拿來使用的開放硬體,可是如果這些開發板不符合你的需求時,該怎麼辦呢?本身已經有電子基礎的人會想:「不如就自行製作吧!」但可能礙於設計製作、尋找零件、量產等困難而作罷。

RS 為了讓使用者省去這些繁複的步驟, 從2010 年7 月起推出DesignSpark PCB ,到目前為止最新版本為第六版( 目前無繁體中文版,有英文版),此軟體除了可讓使用者進行電路板的布線設計外,還提供輸出PCB 板成品的管道。讓使用者可在此軟體上規劃PCB 板的布線, 並可用3D 模式檢視電路板整體外觀設計(圖1);更提供即時設計確認及電路計算功能(圖2),可幫助工程師找出布線時可能產生的短路,檢查當電流突然變大時哪些元件會受到影響等。

當PCB 板完成設計後, 所用的零件要去哪裡購買呢? DesignSparkPCB 除了可輸出製作PCB 板所需的gerber 檔外, 還可匯出在設計上所使用到的物料清單表( 圖3)。依照過往的慣例工程師都需要自行聯繫元件廠商,以確認電路板上所用元件的庫存及供貨狀況, 現在只要連上DesignSpark PCB 內的線上目錄,選擇所在地區並創立帳號之後,就可看到RS 的元件庫存資料以及報價,將有庫存(或符合金額)的元件放入設計檔中,進而避免因元件無庫存使得設計完成後,拖延到電路板整體完工的時間。同時,也可在網站上執行電路板實體輸出的動作(圖4),而RS會自動替你挑選離你較近的製板廠商來提供報價與製作的服務(圖5)。

亞太技術市場營銷總監李國豪說:「相較於成本, 電子設計工程師關注的重點較偏重於PCB 板實際能夠製作出來的交期。」也是因為這樣,DesignSpark PCB 這套軟體才會選擇提供小批量、庫存查詢與線上報價製板等快速的服務,讓不論是業餘愛好者或專業工程師都不需離開自己的座位就可以完成整個PCB 板的製作。

圖1
圖1 用3D 模式檢視電路板整體外觀設計。
圖5
圖5 製板廠商提供報價與製作的服務。
圖4
圖4 在網站上執行電路板實體輸出的動作。
圖3
圖3 匯出在設計上所使用到的物料清單表。
圖2
圖2 即時設計確認及電路計算功能。

DesignSpark PCB 下載

● DesignSpark Mechanical

RS 與SpaceClaim 這家強調採用直觀建模的廠商合作, 於2013 年9 月推出DesignSpark Mechanical 這套3D 建模軟體(有繁體中文版),同樣強調使用直觀建模的方式讓使用者可以快速上手。不過相信大家都有一個疑問,DesignSpark Mechanical 究竟有著與其他市面上的3D 建模軟體不同的特徵呢?李國豪說:「大部分3D 建模軟體使用的是特徵建模的方式,希望使用者先具備專業的CAD 技能,以提高3D 建模的完成度。理所當然的,這些軟體可以提供較高端的設計服務,但RS 的主要訴求是讓使用者快速上手,所以才推出採用直觀建模方式的DesignSpark Mechanical。」根據RS的統計,這套軟體除了專業機械設計與自動化工業控制領域的使用者之外,也有大學、研究所這類教育機構以及自造者(Maker)在使用。

在建模時,DesignSpark Mechanical主要運用填滿(Fill)、結合(Combine)、移動(Move) 與拉動(Pull) 這四種工具(圖6)。雖然只有單純的四種工具,但光是拉動這個功能就包含了五種不同的拉動方式,也可使用結合將不同的模型互相連接,甚至是裁切挖空,但如果對於3D 建模還不是很上手的使用者,也可連上網路進入RS 的線上模型庫將所需元件模型下載到電腦中(圖7),並運用上述四種工具來組合出一套完整的3D 的實體模型,再利用零件報價功能直接與元件庫存商進行報價與下單的動作(圖8)。

rs
圖6 填滿、結合、移動與拉動四種工具。
圖8
圖8 利用零件報價功能直接與元件庫存商進行報價與下單。
圖7
圖7 將RS 的線上模型庫的元件模型下載到電腦中。

由於RS 提供了豐富的資源, 搭配上直觀的建模方式, 讓你在使用DesignSpark Mechanical 時的入門標準降低不少,先決條件是只要你擁有「創意」以及「想要製作的熱忱」,這套軟體就可以快速地協助你將創意成形。不管你是想要做出一套人形機器人的外觀,或是可以進行測試的原型,DesignSpark Mechanical 這個免費的3D 建模軟體將會是你不可多得的好幫手。

當然,這兩套軟體也是一直在改進的,RS 會根據使用者的回饋來進行軟體的修改。想當然爾,DesignSpark PCB 推出的時間較久,所做的修正也較多, 李國豪也說:「我們的承諾是要給工程師一個能夠縮短設計所需的時間,並幫助其提高生產力的免費軟體。」

DesignSpark Mechanical 下載

「製作」的趨勢偏向整合

不過, 李國豪表示,DesignSpark Mechanical 這套軟體目前才推出半年,短期的目標是要先讓使用者了解直觀建模的概念與便利之處,才會有更多人願意使用。

近年來,RS 更發覺到現在的軟體趨勢逐漸偏向整合, 產品的設計時間也變得愈來愈短, 工程師需要同步進行電路設計和機械設計, 因此DesignSpark PCB 在最新一次的改版中增加了可將PCB 板匯出至3D 設計的功能, 並且能將檔案與DesignSpark Mechanical 互通,使得PCB 板在設計完成後可以直接導入DesignSpark Mechanical ,讓使用者了解成品輸出後的外觀與尺寸。這樣的更新能夠幫助這兩項設計的結合,讓產品的交期能夠更迅速,產品的完整性也更高。在製作機器人時最重要的就是整合,所以這樣的結合應該可以提供不少的幫助。

成為機器人教育的輔助力量

自從RS 推出DesignSpark PCB 軟體之後, 就開始跟不同的大學合作,希望把這套軟體融入課程內。目前全球有超過150 所大學拿DesignSpark PCB 當作教學用途,在香港有三所大學用其作為電子工程的教材,並舉辦相關設計競賽、工作坊及研討會等。DesignSpark Mechanical 推出之後,也開始有大學要求與RS 合作,希望他們能提供關於這套軟體的教學素材,但RS 的計劃是先建立老師們對於DesignSpark 平臺的使用經驗,然後實際體驗使用Mechanical 軟體, 之後再開始培訓老師並提供教學素材。

關於這樣的合作方式,RS 有沒有計劃在臺灣推廣呢?李國豪樂見其成,並且表示:「因為臺灣鼓勵創新,在這領域內的發展可能性很大。許多自造者的社群也紛紛成立,許多工程師或一般自造者也都樂於投入動手做的行列。臺灣開放硬體的使用度也非常踴躍,非常有潛力。」RS 與學校的合作計劃並不是一次性的,而是希望能有長期性的合作,讓電子、機械、自動控制等相關領域的學生、老師、產業了解可以到這些省時、縮短製作時間、提供生產力的低成本軟體與資源。了解這些資源後,未來的整合將更快速。

結語

DesignSpark PCB 與DesignSpark Mechanical 所提供的服務是一個整合及小批量服務的概念,很適合個人製作與研發。RS 運用本身代理商的雄厚資源,並且在這之中尋找到屬於適合他們的發展路線(小批量、快速出貨)。目前還有許多公司及研發單習慣用大批量的生產模式來評估產品的研發設計階段,但隨著3D 列印機與開放原始碼軟硬體的發展,相信很多人都已經注意到這樣的模式已經逐漸式微(尤其是想自己動手做的人們)。RS 在社會上希望扮演的角色就是一個提供現代社會前端的研發功能和後端的維護維修這兩個階段的服務需求,他們認為這樣的小批量模式在研發端是必須且必然的。的確,想親自動手做的人愈來愈多,當個人製造已經是一個趨勢,小批量的服務也勢在必行。

現在,有了這些免費軟體和資料庫,以及互相交流分享的平臺,動手製作機器人還有什麼藉口呢?現在就趕快上DesignSpark 的網站看看有哪些新資訊,大家又提供了什麼新點子,順便下載DesignSpark PCB 和DesignSpark Mechanical 軟體來玩玩吧!

 

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2014/5月號

文章難易度
馥林文化_96
54 篇文章 ・ 6 位粉絲
馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

4

5
2

文字

分享

4
5
2
在機器與人的交會之處——《再.創世》專題
再・創世 Cybernetic_96
・2021/09/08 ・6672字 ・閱讀時間約 13 分鐘

  • 作者/施奇廷|東海大學應用物理學系 
「羅梭的萬能機器人」(Rossum’s Universal Robots) 劇中機器人反抗人類的一幕。圖/WIKIPEDIA

起源

從 1920 年「羅梭的萬能機器人」(Rossum’s Universal Robots,通稱R.U.R.)登上舞台以來,「機器人」這個概念,一直是科幻作品中的常客。機器人「具有人的形象,而(在某些方面)具有比人類更強的能力」的設定,一直刺激著人類的想像力:能力強大卻又聽命於人類的忠實僕人;或是領悟到自己其實可以取代人類,成為下一代的地球霸主?樂觀的期待與被反噬的恐懼,向來是欣賞以機器人為主題的科幻作品的兩大樂趣。不過近十年來「人工智慧」(Artificial Intelligence)與「機器人學」(Robotics)的發展速度超乎預期,上述本來只存在於科幻作品中的兩面議題,突然變得不是那麼遙不可及。

提出「機器人學」這個名詞,並將理論系統化的,並不是工程領域的學者,而是科幻小說大師艾薩克‧艾西莫夫(Isaac Asimov),這個詞現在已經成為工程界對機器人科學的正式名稱,是一個從科幻對科技「逆輸入」的有趣案例。生於俄羅斯的艾西莫夫的本行是就科學家(專長是生物化學),曾經任教於波士頓大學醫學院,不過後來因為全力投入寫作,不再進行一般學者的教學研究工作,但是波士頓大學仍然保留他的職位。他所接受過的嚴謹科學訓練,也反映在作品中。1940 年,年方 19 歲的艾西莫夫就發表了第一篇機器人短篇小說「小機」(Robbie,收錄於短篇小說集「我‧機器人」),開啟了「機器人系列」的序幕。

法則

「人類製造的機器人結果反過來支配人類」這個命題可說是充滿「為何要搬磚頭砸自己的腳」的矛盾,因為人類絕對可以在一開始設計、製造時就預防這件事發生。不過睽諸人類科技發展的歷史,這種矛盾其實一直存在,也不斷發生,目前我們面臨的「核能科技的發展衍生的核子大戰威脅」、「高度工業化生產導致環境污染」,以及「大量使用石化燃料導致全球氣候變遷」這些問題,都是現在進行式。

不過「人類依照自己的形象打造的仿人類」又有點不同,高功能的機器「外型像人」這件事,足以引起人類的「科學怪人情結」,讓人類會對機器人的發展保持高度的戒心,在此思考下,1942 年時,艾西莫夫在他的作品中,比照「牛頓運動學三定律」的規格,揭示了「機器人三定律」:

一、機器人不得傷害人類,也不能坐視人類受到傷害

二、在不違反第一法則的前提下,機器人必須保護自己的安全

三、在不違反第一與第二法則的前提下,機器人必須執行人類的命令

這三大法則是在機器人出廠時,就內建於其軟硬體內,絕對不容違反。如果讀者是「理科人」的話,大概會覺得這三大法則邏輯簡單明瞭,簡直無懈可擊,在此控制下,機器人應該可以成為人類最忠實的僕人,無須擔心他們會叛變了。

有趣的是,在艾西莫夫的機器人短篇小說中,幾乎都是在探討「會引起三大法則的缺陷、迷惑、矛盾的可能情境」,所以幾乎每篇小說都會產生一個「精神錯亂」的機器人。這些小說非常有趣,推薦喜歡「燒腦型作品」的讀者一讀。

Will Smith Robot GIF by 20th Century Fox Home Entertainment - Find & Share on GIPHY
電影中違反三大法則的機器人。/Giphy

這個系列作品的內容其實也部分反映了人性:人也是又內建「道德基準」(moral norms),能進行邏輯思考的動物,但是即使最理性冷靜的人,也是會碰到兩難的困境,例如著名的「電車難題」:「一輛失控的列車在軌道上急馳,在軌道上有五個人即將被碾過,你剛好在鐵軌的轉軌器旁邊,只要扳動轉軌器,就可以把列車轉向另一條軌道,但是另一條軌道上有一個人,本來不會有事,因為你將列車轉軌而會被碾斃,在這個狀況下,你到底要不要將列車轉軌呢?」幾十年來這個問題引起了許多哲學以及倫理學、社會學的廣泛討論。事實上,自動駕駛汽車(除了不具有人形之外,其實也算是機器人的一種)的設計就必須把這類情境納入考量。

電車難題。自動駕駛汽車的設計就必須把這類情境納入考量,其中牽涉了哲學、倫理學以及社會學 。 圖/WIKIPEDIA

就筆者的「理科腦」來看,這些矛盾的起因是「機器人定律與人類的道德準則是定性的,而實際情境卻是定量的」。例如兩個人類同時對一個機器人下命令,而這兩個命令互相矛盾,那麼這個機器人到底要聽誰的?這時候機器人必須對下命令的兩個人做出「定量上的評價」,決定執行哪一個命令。這個結果導致「機器人可以(必須)評價人類,將人類分出等級」,之後又會衍生出更多的問題…

1985 年時,在機器人系列故事四十餘年的發展之下,艾西莫夫被自己的筆下的故事逼得追加了一個「第零定律」,位階在原來的三定律之上:「機器人不得傷害『整體人類』,或坐視『整體人類』受到傷害。」,這下子定律的規格從「牛頓三定律」變成了「熱力學的零+三定律」了,不愧是正統派科學家出身!這個第零定律跟之前一樣,從邏輯上看起來也很合理,但是這又造成機器人必須評價「整體人類」的福祉是什麼,由於第零定律凌駕於第一定律之上,因此視情況機器人是可以為了避免整體人類受到傷害,而去傷害甚至殺死個人的,最後可能會演變成「機器人為了整體人類好而接管、控制人類社會」的反烏托邦結果。

不過或許是因為「機器人叛變」這個展開實在太過顯而易見,而且因為可以塞進許多動作場面而成為影視作品愛用的題材,艾西莫夫的機器人作品中對這方面反倒是著墨不多,而是將關心的焦點放在「機器人是否能在三定律的規範下,活出自己的人格?」這個主題的代表作,就是獲得 1976 年「雨果獎」與「星雲獎」雙料大獎的中篇小說「雙百人」,後來在 1992 年由令一位作家羅伯特‧席維伯格(Robert Silverberg)擴充成長篇小說「正子人」;這個故事也在 1999 年改編為電影「變人」,由已故的喜劇泰斗羅賓‧威廉斯(Robin Williams)主演。

說實在的,想要瞭解「機器 → 人形機器 → 機器人 → 人」的演進與思辯,而又沒有很多時間與耐性的讀者,看這一本就夠了。

1999 年的科幻電影《變人》,由作家羅伯特‧席維伯格的長篇小說「正子人」改編而成。

分流

前面花了相當的篇幅講了艾西莫夫的機器人觀,除了這個「大師典範之外」,其實幾十年的科幻與娛樂文化演變下來,機器人也了更多的樣貌。

好萊塢電影與日本動漫畫,是目前全球影視娛樂的兩大主流,當然兩者還是有一段差距,好萊塢挾其資金、人才、技術的實力,最為強勢;不過「小本經營」的日本御宅文化,在全世界的影響力也逐年提升,對好萊塢電影也產生了不小的影響。它們對於機器人這個主題的處理,有很大的不同。以下分成不同的機器人類型討論,不過要先說明的是,以下的分類有些是好萊塢電影擅長的題材,有些則是日本動漫畫的偏好,但是其實並沒有這麼涇渭分明,大部分在兩邊都有出現,只是多寡有別。

一、近未來,覺醒的機器人,成為人類之敵——好萊塢電影的機器人,跟艾西莫夫的機器人類似,是外型、尺寸都比照人類,並且具有不同程度的人工智慧。不過如前所述,好萊塢電影中的機器人有許多都是扮演「人類之敵」的大反派,完全不受艾西莫夫「機器人三定律」的節制,最經典的例子就是「魔鬼終結者」系列,劇中的機器人存在的目的就是用來追殺人類——可說是把「機器人三定律」完全反過來看就行了。這些機器人的背後是由一個名為「天網」的人工智慧,也可以說是個不具人形的機器人,本來是美國研發的國防電腦系統,後來這個系統產生自我意識,並且判斷人類才是「世界最大的威脅」,於是就發動核戰毀滅人類,並且持續掃蕩殘存的人類反抗軍,並且派遣機器人穿越時間回到過去殺害反抗軍領袖的母親以斬草除根。

相對於艾西莫夫小說中以「機器人三定律」來節制機器人的能力,以消除人們的「科學怪人情結」,努力讓人類社會接受機器人;「魔鬼終結者」系列是反過來喚起觀眾的「科學怪人情結」,再加上「末日電影」的背景設定,來營造危機感與戲劇性,然後在人類與機器人的對立下順理成章的大打出手,「拳腳與槍砲齊飛,鮮血共煙硝一色」,讓本來是「低成本 B 級動作片」的「魔鬼終結者」成為娛樂性與思想性兼具的成功作品。就這個視角而言,「駭客任務」中的架構與設定,以及成功的要素也頗有共同之處。

終結者 GIF
魔鬼終結者喚起觀眾的「科學怪人情結」,成為娛樂性與思想性兼具的成功作品。 圖/Giphy

二、遙遠的未來,機器人已經融入人類社會,共同面對更廣闊的星際世界——上述這種「人類與機器人的衝突與生死戰」的背景通常發生於「近未來」,故事舞台跟現代有相當程度的重疊,機器人進入生活的正面與負面效應,都比較能引起觀眾的代入感。如果是以「遙遠的未來」為背景,機器人與人類之間的「磨合陣痛期」已經過去,像是兩大名門「星際大戰」與「星際爭霸戰」,人類的足跡已經遍佈銀河系,見識過各種稀奇古怪的外星生命體,機器人也早就已經成為人類好伙伴,甚至被視為跟人類同等的存在了。

三、機器人是人類肉體的延伸,力量的放大器——另一方面,日本動漫畫作品中的機器人,除了早期的「原子小金剛」是走「真人的大小與外貌,且具有人工智慧」的路線以外,主流是象徵「人類力量的延伸」的「巨大機器人」類型。這種機器人不具有人工智慧,而是搭載操作界面與作業系統,由人類駕駛員來操作,相當於扮演其大腦的角色。以早期的名作「無敵鐵金剛」而言,所標舉的主題是「如果人類透過機器取得了巨大的力量,將會成為神?還是成為惡魔?」,這類作品有別於西方「機器如何變成人」,而是「人類與機器合為一體」的概念。

機器人是吸引目標觀眾目光的賣點,也是贊助或出資廠商販賣模型玩具的獲利神器,導致許多巨大機器人動畫作品一味強調機器人造型帥氣而不注重劇情內涵,被譏為「為了販賣玩具所製作的 30 分鐘廣告片」,不過由於出資者只要求「機器人玩具賣得好」,對於內容不太有興趣干涉,反而讓創作者有揮灑的空間,出現了「長濱忠夫三部曲」、「機動戰士鋼彈」等名作。1995 年的「新世紀福音戰士」,把前述「人類與機器合為一體」的概念推到極致,駕駛員是透過神經系統直接與機器人(稱為 Evangelion,簡稱 EVA )「同調」連結,以精神力取代操縱桿與按鈕,直接操控 EVA——不過其實 EVA 與其說是機器人,「生化」味更重一些,劇中還曾出現駕駛員與 EVA 機體「完全融合」的情節。

Evangelion GIF - Find & Share on GIPHY
EVA 與其說是機器人,「生化」味更重一些,劇中還曾出現駕駛員與 EVA 機體「完全融合」的情節。圖/Giphy

四、機械化的人類——人與機器的關係,除了「機器→人形機器→機器人→人」這條路線外,也有反方向的路徑:由於疾病或受傷而失去部分身體功能的人,利用科技的力量改造身體,恢復正常的功能,甚至更為強大,這種被部分改造的人類稱為「改造人 Cyborg」(cybernetic organism),結合了「模控學」與「有機體」兩個字,也有人翻譯為「生化電子人」、「半機械人」,後來乾脆直接音譯為「賽伯格」。其實許多現實世界的人類已經多多少少變成改造人了:義肢、人工水晶體、心律調節器、人工關節等等,人們已經普遍可以接受為了維持身體機能以侵入性的方式改造部分器官,未來可以預見改造的範圍與精密程度必定會逐漸提升。

在這個「人體改造」的延長線上,我們可以看到像「機器戰警」中,殉職的員警被改造並且復活來執行正義,「鋼鐵人」受傷後在自己的胸腔裝了一個反應爐,成為裝甲動力服的能量來源;日系作品方面,有「無敵金剛 009」(後來改名為「人造人 009」,少了一股中二的氣勢)、「假面騎士系列」(真人演出的特攝片),這些作品中,並非前述因為疾病或受傷而修補人體,而是為了培養「征服世界用的超級士兵」,而將人體改造成具有超越一般人能力的戰鬥道具。

與「機器人覺醒為人類、或自覺為超越人類的存在」的方向相反,在「改造人」這條線上會出現的問題則是「當人類持續被改造,被機械取代的部位越來越多,會不會因此變成『不是人類』?這個轉變的界線何在?」也是非常值得探討的問題,也讓「改造人」這類的作品更具有思想上的深度。

近年來日本動漫畫與好萊塢合流的作品逐漸增加,「攻殼機動隊」與「戰鬥天使艾莉塔」是其中翹楚,都是以「改造人與人類的分界線」,以日本原創的動漫畫作品為主題,結合好萊塢的資金與技術的大製作電影,都獲得了相當程度的成功。

交會

本文以包含小說、電影、動漫畫等科幻作品的角度來看「機器人與人」之間的關係。雖然不是從真實世界的科學與技術來進行嚴謹的探討,不過在「機器人與人」這個主題上,科技與科幻的發展路徑其實亦步亦趨、互為因果:如同艾西莫夫的「機器人學」與「機器人三定律」對真實世界的機器人科技有極大的影響一般,科幻的想像有可能成為引導科技發展的路標;相對的,科技的發展當然也會墊高科幻作品的根基。

前文我們看過了幾種「機器人與人」的類型作品:從機器人變成人、機器人與人共存、機器人與人合體、從人變成機器人。這幾種模式,各自以不同的視角來刺激我們思考「人到底是什麼」這個問題。從數十年來這個主題的科幻作品的發展看來,不論是從哪個角度切入,最後都指向一個共同的交會點:人類的大腦。

數十年來這個主題的科幻作品的發展看來,不論是從哪個角度切入,最後都指向一個共同的交會點:人類的大腦。 圖/Pixabay

「正子人」中的機器人主角「安德魯‧馬丁」要爭取在法律上被認可為「人」,其起點是他的「正子腦」產生了類似人腦的感情、創造力、以及自我意識的自覺,在其兩百年的生涯中,他的「鉑銥合金正子腦」的運作模式與人腦越來越接近,應該可以通過任何像「圖靈測試」這種「能分辨人腦與電腦差別」的考驗。而他克服爭取成為「人」的最後阻礙的方式是:改造他那相對於人腦幾乎算是不朽的正子腦,讓它像人腦般會逐漸老化與死亡,終於取得了「人」的資格。

另一方面,「從人變成機器人」的這條路上,也是以「大腦是不是原裝貨」來作為人類與機械的分界點。身上的器官怎麼更換都沒關係,但是這個人的「自我」(identity)只存在於大腦的神經元之間的連結以及在內部儲存以及傳送的資訊中,如果大腦被換掉、或是內部的資訊消失了,這個人也將不再存在。更激進的說法是,連大腦的「硬體」都不重要,只有內含的資訊才是「人的本體」,所以只要能夠把腦內的資訊保留、複製下來,人將可以成為不朽的存在,就像「攻殼機動隊」的主角草薙素子,拋棄了已經多次改造的肉身,以及還是「原裝」的大腦,將腦內資訊轉進網路中,只要這個網路仍在運作,這組來自草薙素子大腦的資訊仍存在於這個網路中,她就相當於取得了永生。

回到現實世界,「人工智慧」與「腦科學」正好也是目前最熱門、進展也最快的科技領域,前者致力於「讓機器除了強大的計算與記憶能力之外,還能像人腦一樣能進行複雜的思考」,後者則是要「瞭解大腦如何學習、記憶、創造,以及人類的自我意識從何而來」,這兩個領域發展的進程與細節跟科幻作品當然不會一模一樣,但是在大方向上,「科學」與「科幻」實在有驚人的相似之處,最後兩個領域也有可能交會在同一點上。

看看社群網站的自動審查機制,以及電子商務網站的推薦系統,極權國家用來監控人民的社會科技體系,「不具人形的機器人」正逐漸接管我們的生活。也許在我們的有生之年,就可以看到這些科幻名作中的情節在現實世界中發生,至於人與機器人之間的關係,是對抗、共生、還是融合?人類社會未來的流向,仍然掌握在人類手上嗎?再不嚴肅思考這個問題,或許很快就會來不及了。

所有討論 4
再・創世 Cybernetic_96
11 篇文章 ・ 26 位粉絲
由策展人沈伯丞籌畫之藝術計畫《再・創世 Cybernetic》,嘗試從演化控制學的理論基礎上,探討仿生學、人工智慧、嵌合體與賽伯格以及環境控制學等新知識技術所構成的未來生命圖像。

1

7
0

文字

分享

1
7
0
巨大機器人 x 沒爹沒娘的悲慘童年——懷舊動畫為何都是這種套路? ft. 工頭堅【科科聊聊 EP. 54】
PanSci_96
・2021/09/07 ・1583字 ・閱讀時間約 3 分鐘

泛泛泛科學Podcast這裡聽:

在台灣剛有電視的五六零年代,當時引進的動畫,在為數不多的節目中掀起全民追番風潮!無敵鐵金剛、科學小飛俠、阿爾卑斯山的少女、小甜甜……那時動畫的兩大特色:巨大機器人與沒父沒母的悲催童年,不僅塑造了五六年級生的回憶,也影響了下一代的作品如《鋼彈》以及宮崎駿等作者,影響力巨大,直到現在還深深影響著我們與當代創作者。

本集泛泛泛科學就邀請 y 編的忘年之交兼日文 KTV 夥伴:工頭堅,聊聊上世紀動畫,還有那些創造童年的偉大作者們吧!

【前言】

  • 01:09 現今許多動畫都是受過去影響
  • 02:07 台灣電視發展史

延伸閱讀:《時代的風:四段人生與半個世界》by 工頭堅

【巨大機器人】

  • 03:08 y編與工頭看的鋼彈是哪一代?
  • 04:46 五年級生的共同回憶《無敵鐵金剛》
  • 07:43 鋼彈是比較寫實的巨大機器人
  • 10:25 永井豪《無敵鐵金剛》《蓋特機器人》
  • 11:27《六神合體》原來改編自橫山光輝的漫畫《MARS》
  • 14:15《科學小飛俠》成人向的角色設定
  • 17:23 戰隊的始祖《假面騎士》 
  • 19:41 機器人動畫的成熟之作《鋼彈》
  • 20:25 五六年級生的成長經歷《星際大戰》
  • 21:58 太空歌劇《宇宙戰艦大和號》《超時空要塞》《銀河鐵道999》《宇宙海賊哈洛克》
  • 23:27 如果一生只能讀一本書,工頭推薦《千面英雄》
初代鋼彈(圖/維基百科

延伸閱讀:超巨大機器人科學嗎?那我們來說說《重甲機神》到底有多重|重甲科不科?04 | PanSci 泛科學

延伸閱讀:【水木一郎 Music video】《劇場版 無敵鐵金剛/INFINITY》3/30 指揮艇組合

【沒爸沒媽的悲催童年】

  • 24:25 沒爸沒媽的主角們
  • 25:41 世界名著改編的動畫才是工頭小時候的主流
  • 27:19《小英的故事》
  • 27:29《小天使(阿爾卑斯山的少女)》影響了宮崎駿
  • 28:35《小甜甜》
  • 29:47 當時的動畫配樂就很講究了
  • 30:35 不同時代的收視習慣
  • 32:06 解嚴之後開放日本歌就不再改編主題曲了
  • 33:28 沒爸沒媽的主角源自於千面英雄的神話結構
  • 35:04《千面英雄》的影響力
小天使(阿爾卑斯山的少女)(圖/維基百科

【創造童年的動畫作者】

  • 36:17 手塚治虫《怪醫黑傑克》《原子小金剛》
  • 38:48 後來改編自原子小金剛的作品《PLUTO ~冥王~》
  • 39:48 藤子不二雄《哆啦A夢》
  • 40:30 逼迫你長大 v.s. 停留在童年
  • 40:53 宮崎駿版《魯邦三世》
  • 42:11 吉卜力工作室《風之谷》《巨神兵》《螢火蟲之墓》《紅豬》
  • 46:39 工頭最喜歡的吉卜力作品《龍貓》
  • 48:25 動畫音樂讓人想起自己原本是一個什麼樣的人
  • 49:20 y編喜歡的吉卜力作品《心之谷》《魔法公主》
  • 50:53 y編與工頭喜歡的男女角色:心之谷天澤聖司、魯邦三世峰不二子、 鋼彈女軍官、福音戰士葛城美里
  • 53:48 舊作品翻新《宇宙戰艦大和號2199》《銀河英雄傳說》
  • 58:02 舊的永遠比新的好嗎?《閃光的哈薩威》《星際大戰》《銀河英雄傳說》《中華一番》《獵人》《宇宙戰艦大和號2199》《攻核機動隊》
  • 1:01:55 三十年前的神作《阿基拉》
所有討論 1

2

14
0

文字

分享

2
14
0
機器人的生命權力——《再.創世》專題
再・創世 Cybernetic_96
・2021/08/25 ・4697字 ・閱讀時間約 9 分鐘

  • 作者/高涌泉

人有人權,機器人是否應該也有某種類似於人權的權力(姑且稱之為「機器人權」)?目前這個問題還沒有被大眾認可的標準答案,因為我們還不知道機器人是否值得擁有機器人權。以當下(2021)最先進的機器人來說,我想多數人對於將它「關機」,不會有絲毫猶豫,就像我們可以毫不在意地任意關掉(或開啟)最先進的蘋果電腦。也就是說,當前最先進的機器人還沒有先進到需要我們去擔心關機是否影響它的福祉(生命)。但是未來呢?當,譬如說,一萬年之後 ( 或許不用那麼久,說不定一千年之後即可?)的機器人,已具備人性(我稍後會討論出現這種狀況的機率),那時人類應該允許機器人擁有機器人權嗎?

機器人是否也應有屬於自己的機器人權。圖/Pexels

科幻電影中的機器人

對於這個假設性問題,好萊塢已經給了答案——你所能想像的狀況大約已經出現於某部科幻電影裡。有一類情境相當常見,讓我舉幾部很好看的片子為例來說明:

  1. Ex Machina人造意識,也譯為機械姬;據說拉丁文片名本意是「來自機器」)。片中的女機器人在主人的設計下,已經具有足以通過「圖林測試」(Turing Test)的智能,但是她還進一步發展出主人所不知的自主意識,最終為了自由而殺死把機器人當作娛樂工具的主人。
  2. Blade Runner銀翼殺手)。此片的機器人是仿生人,在外貌、語言以及行動上,與人類沒有區別,和 Ex Machina 中的機器人相比,好似更加先進,然而其機器人本質還是可以被一項對於情緒反應的測試揭發(有如測謊器的功能),片中機器人當然也被安排會為了避免「被退休」而殺人。
  3. I, Robot機械公敵)。片中機器人在外貌上,與人類有明顯區分,它們被製造來服務人類,有遠超越人類的體能,因此必須遵循艾西莫夫「機器人三定律」(第一定律:機器人不得傷害人類,或坐視人類受到傷害;第二定律:機器人必須服從人類命令,除非命令抵觸第一定律;第三定律:機器人在不違背前兩定律的情況下,必須保護自己),此片也一樣安排讓機器人產生某種程度的自主意識(主角機器人甚至會做夢),以及與人類的衝突。

以上三部科幻片的共同點是人類製造出的機器人終究會產生某種具自由意志的心智,並且會捍衛自己生存的權利、抗拒人類的宰制。這種「覺醒、反抗、勝利」三部曲的故事也廣為其他科幻電影所採用。(有一部叫好叫座、由 HBO 推出的科幻電視影集 Westworld西方極樂園)也是大致循這樣的套路。)事實上,這樣的套路也出現在非科幻的一般劇情片中,大約是這種勵志招式符合某種人類的心理需求,所以很受歡迎。總之我們從機器人科幻片學到了兩件事:一是我們與機器人的關係取決於機器人能否產生自我意識(心靈),而且大家願意相信機器人應該終究會具有這樣的能力;第二是對於我們應該賦予機器人多少「機器人權」的問題,無論我們如何操心,恐怕不是重要的事,因為就如「人權是爭取來的,不是靠施捨的」,「機器人權」的內涵還是由機器人決定。不過這兩點若真要仔細推敲,就會發現可以質疑的地方非常多。

科幻片中人類製造出的機器人終究會產生某種具自由意志的心智 。圖/Pexels

機器人適用心物二元論還是原子論?

首先,到底什麼是機器人?對此我一直沒有下個定義,因為不需要:大家都很清楚機器人儘管在外型與行為上,有很多種類,但一定都是人造的。所以機器人就是人造人(或人工人),是人類用材料製造出來的。所謂的材料就是物質,物質拆解到最後,就是各種原子罷了。所以機器人都是原子組裝出來的。但是人類不也是由原子組成的嗎?為什麼人不是機器人?或者,人其實也是一種是機器人?也就是說人也不過是一群原子依據某種明確的指令(程式、算則)在運行罷了!然而自古以來,不斷有哲學家懷疑這樣的看法,因為大家想不透在這樣的假設下,自由意志(俗稱靈魂)如何能夠出現?如果不行,也就是說靈魂這東西和物質屬於兩個範疇(即所謂的二元論),那麼人當然就不是機器人了:人有靈魂,機器人沒有。

但是自古以來也有不少人不相信二元論,例如古希臘的原子論者就不相信有獨立的靈魂這回事,以法國哲學家柏格森(Henri Bergson)的話說,原子論者相信的是「身體、靈魂、所有的物體以及世界,都是由原子所構成的。自然現象和思維都只是原子的運動而已。一切的事物與現象都是由原子、原子之間的真空(void)、以及原子的運動所組成的。除此之外,就沒有其他東西了。」如果原子論終究是對的,那麼人便只是一類較高明的機器人罷了!

那麼到底二元論與原子論兩者間哪一個比較有道理?(當然了,聰明的哲學家還發明出其他更繁複細膩,或者說更怪異有趣的理論,例如原子本身就是有意識之物體的說法等等,感興趣的人可以自行探究。)自近代科學出現以來,由於物理、化學與生命科學以及電腦科學的快速進展,眾多科學家自然地認為原子論的觀(自然現象和思維都只是原子的運動而已)是一件合理的假設,理解意識如何出現在腦子裡於是成為眾多研究的目標。

認知思考的想像實驗

美國哲學家瑟爾(John Searle)在 1980 年提出一項想像實驗(類似的想法其他人也有),試圖證明意識絕不是物質加上(電腦)程式就能產生的,具體說,即電腦不可能具有思考能力。他這個想像實驗一般稱為「中文房間論證」(Chinese room argument),讓我用一個不同於瑟爾原始版本、但我想仍不失其意的簡化版來說明這個論證:設想在某房間裡有位美國哲學家,他不懂中文與日文,但是能夠依據指令行事,房間裡有個資料庫,裡面有一份中日文字對照表(對哲學家來說,這裡的中日文字都只是奇怪的符號而已)及一本以英文寫的中日文語法規則簿(即中日文字對照表內符號之間應遵循的關係),我們將一篇中文文章送進房裡,這位先生就依據房間裡的資料庫,將這篇文章「翻譯」成日文,然後送出房間。房間外的人會以為這篇文章是房間內有位懂中文與日文的人所做的翻譯,但是瑟爾說房內的哲學家根本不知道他所經手的文章在講些什麼。

以行話說,瑟爾想示範的是掌握了「語法」(syntax)不意味就了解「語意」(semantics),而不了解語意就談不上認知與思考。總之,瑟爾的重點是知道依據明確的規律來操弄符號(這是所謂「人工智慧(智能)」(AI)的功能)儘管有翻譯的本事,但仍不具認知、理解與思考的能力,也就是他不相信電腦(AI)能夠導致意識與心靈。瑟爾的講法引發大量評論,有人主張自由意識根本是個幻覺(當然另有人說這麼想的人錯得離譜),也有人主張人腦與電腦有根本差異(但是究竟差異為何,則意見紛雜)等等。

在我的簡化版本中,瑟爾的想像實驗假設了機器翻譯是行得通的(但是即便如此,機器還是沒有意識可言),不過長久以來,機器翻譯其實一直沒有太大的進展。然而近年來由於大數據與深度學習方法的出現,機器翻譯的水準已經頗為可觀,儘管還算不上完美,但是已經不像更早些時,譯文漏洞百出,明顯就不是人為的。同樣地,深度學習也讓電腦下棋(無論是西洋棋或是圍棋)的功力,遠遠超越人類棋手。在翻譯與下棋之外,電腦還有很多令人刮目相看的新本事(傳統的本事當然是其快速計算的能力),所以就算電腦還談不上有真正的意識(無論這是什麼意思)可言,不少人(包括我)已經感到震撼。

經深度學習後,電腦也可以下西洋棋。圖/Pexels

對於意識等抽象概念的探討,如果沒有具體的例子作為對象,容易流於空泛,莫衷一是。目前在人類之外,什麼東西可能擁有某種程度的意識?動物是個明顯的答案,無怪乎科學家與哲學家對於動物的心智很感興趣。不過動物心智也不容易捉模,相關意見也一樣紛雜。據說,主張心物二元論的笛卡爾就認為由於動物沒有語言能力,因此談不上具有心智,不過我想很多養過寵物的人恐不會接受這個見解。

動物的心智與生存權

我自己雖不養寵物,但全然認同(起碼有些)動物是具有心智的。主因是我在過去五、六年間,迷上了在 YouTube上觀賞對於白頭鷹(bald eagle)的巢 24 小時全天候(晚上有紅外光夜視)的實況轉播。簡單講,整個情況就像電影 Truman Show(楚門的世界)的白頭鷹版——除了白頭鷹的真實生活比虛假的楚門世界要有趣太多了。白頭鷹是美國國鳥,曾一度列入瀕臨滅絕物種(endangered species)名單,後來在種種保護措施(包括禁止殺蟲劑 DDT)下,族群數量才逐漸回升。白頭鷹是美麗的大型鳥,位於食物鏈頂端,有王者氣質,令人著迷。現在網路上可以找到很多位於世界各地的這種稱為「白頭鷹巢實況監視」(live bald eagle nest cam)的 YouTube 頻道,我最早看的是一個位於美國首都華盛頓特區的巢:多年來,有一對白頭鷹固定在那裡築巢、育(鷹)嬰,人類鷹迷們分別暱稱公、母鷹為「總統先生」與「第一夫人」;它們每年秋季回到這裡,修整離地數十公尺的巢、交配、產卵、孵卵、撫育幼鷹,直到幼鷹於初夏可以自行飛翔離巢。

位於食物鏈頂端,具有王者風範的白頭鷹。圖/Pexels

對於我這樣剛入門的觀鳥人,白頭鷹的一切生活習性都很有意思。例如,幼鷹一但接連破殼而出,殘酷的「手足競爭」(sibling rivalry)立即登場,父母不會介入這種(從觀眾留言可知,令不少人不忍心看的)天生的競爭,弟妹在受到兄姊的壓制之後,很快學到要避開對方的攻擊,並且如何在適當時機,迅速從父母口中搶到食物。又例如,公鷹規律地獵捕魚、松鼠等動物回巢,轉交母鷹餵食幼鷹。還有令我特別訝異的——父母會在下雨(雪)或大太陽時張開翅膀護著幼鷹。

觀鷹久了,我發現自己能夠預測老鷹的企圖,或者說可以領會老鷹在「想」些什麼、在動些什麼「心思」。老鷹儘管沒有語言,但是能夠發聲「呼喚」、「警告」、「恐嚇」其他老鷹或其他生物。我一點也不懷疑白頭鷹具有某種程度的心智。(知名哲學家奈格爾(Thomas Nagel)在 1974 年發表了一篇文章「身為蝙蝠會有什麼樣的感受?」(What is it like to be a bat?),他此文的主張就是,不是蝙蝠的我們永遠不會知道蝙蝠的主觀感受是什麼。我自以為多少了解白頭鷹的心思,當然是不認同奈格爾的主張可以推廣至白頭鷹。)為什麼白頭鷹能夠具有心智,而機器人沒有?這就是當代心智研究的基本問題。我猜測關鍵在於演化與成長歷史:白頭鷹是經過長期自然演化而產生的物種,從出生至獨立成熟也有個成長過程,而機器人卻不是如此。

動物應該擁有生存權,尤其是那些我們覺得具有某種心智能力的動物,這是很多人認可的事(在很多社會這件事其實已經成為法律)。白頭鷹的生存受到保護,數目也逐年增加,愛鷹人士都很高興。但是如果白頭鷹的數目因為保護而過度增加以至於影響了人類的利益呢?是不是白頭鷹的生存權也應受到限制呢?(對於某些動物,這種情況不是已經出現了嗎?)總之,動物權的範圍操之於人類。

機器人目前的處境還遠在動物之下,我看不出機器人如何能夠因產生心智而改變這種狀況。即便機器人因本事提高,讓我們將它們如同白頭鷹看待,它們生存權的範圍大小,仍是取決於人類,除非它們的聰明才智超越包括人類在內的一切動物。

人類目前的科技水準還處於初級階段,或許在很久很久以後,人類可以製造出和蚊子一樣靈活的「機械蚊」,那時才開始來操心所謂機械人權的問題還不晚。

所有討論 2
再・創世 Cybernetic_96
11 篇文章 ・ 26 位粉絲
由策展人沈伯丞籌畫之藝術計畫《再・創世 Cybernetic》,嘗試從演化控制學的理論基礎上,探討仿生學、人工智慧、嵌合體與賽伯格以及環境控制學等新知識技術所構成的未來生命圖像。