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機(jī)器人，是科幻故事中常見的主角，是人們對于未來科技的期望。
然而，制造像人一樣活動自如的機(jī)器人，不是現(xiàn)代人才有的夢想，人類的祖先，很早就已經(jīng)想到要創(chuàng)造能夠根據(jù)人們的需求而行動的機(jī)器。
但是，幾百年甚至上千年前的古人是否能夠?qū)崿F(xiàn)制造機(jī)器人的夢想呢？
中外的古籍中都有關(guān)于古人制作活靈活現(xiàn)的偶人的記載，但人們常以為它們都是傳言。現(xiàn)在新的證據(jù)顯示，充滿神奇色彩的遠(yuǎn)古機(jī)器人很可能真的存在。
當(dāng)人們探尋古代科技發(fā)展的痕跡，會發(fā)現(xiàn)一個(gè)非比尋常的自動化機(jī)器的世界。
古希臘人生活在神話和傳奇的時(shí)代，那是流行天神和怪獸的世界。當(dāng)時(shí)的文獻(xiàn)還有關(guān)于另外一類事物的記錄，那是些完全機(jī)械化的事物。古代著名詩人荷馬——《特洛伊傳說》的作者，告訴了我們希臘天神赫菲斯托斯的故事。
古書記載，赫菲斯托斯住在古希臘的山上，他和他的隨從熔化鏈條制作兵器和各種天神們自己使用的金屬制品。據(jù)說他制作了數(shù)之不盡聰明絕頂?shù)臋C(jī)械設(shè)備。但是，更為神奇的是，荷馬還告訴我們這位希臘神話中的火神還制造了機(jī)器人。《 荷馬史詩》中描述的機(jī)器人有三條腿，可以獨(dú)立運(yùn)作和行動。
另一個(gè)希臘神話中，也有機(jī)器人出現(xiàn)。傳說，眾神之神宙斯把巨人機(jī)器人送給克立特島的國王，讓它保衛(wèi)國家不受外敵入侵，這個(gè)機(jī)器銅人叫做泰羅，它每天繞島三周，用大石頭投擲入侵者。
無論泰羅存在與否，這個(gè)古人的奇思妙想都證實(shí)了一件事情，那就是，即使古希臘人尚未具備制造人類替代品的技術(shù)和能力，他們也已經(jīng)在概念上跨前了一步。他們努力嘗試創(chuàng)造像人類一樣活動的機(jī)器，他們明白運(yùn)用正確的技術(shù)，仿真機(jī)器人有一天會成為現(xiàn)實(shí)。
而在東方的中國，關(guān)于機(jī)器人的傳說就更為神奇。其中最為著名的，是出自《列子·湯問》中偃師造人的故事。
偃師被認(rèn)為是中國古代最出色的機(jī)械工程師之一，他曾經(jīng)給大名鼎鼎的周穆王進(jìn)獻(xiàn)過一個(gè)偶人。開始的時(shí)候，周穆王認(rèn)為這是一個(gè)跟隨偃師的真人，當(dāng)偃師給周穆王解釋這只是一個(gè)機(jī)器人的時(shí)候，周穆王大為吃驚，周穆王看到這個(gè)機(jī)器人可以前進(jìn)后退，可以仰俯，甚至可以唱歌跳舞，這讓當(dāng)場的人都大為吃驚。高興之下，周穆王就讓他的寵妃也出來一起觀看。
沒想到，這個(gè)機(jī)器人最后還向周穆王的妃子遞一個(gè)飛眼，把周穆王氣壞了，說這家伙可能不是假人是真人。偃師趕緊把這個(gè)機(jī)器人肚子打開，里面就是一些棉花和木材，以及一些建筑材料和機(jī)械設(shè)備。
不論是古希臘，還是古代中國，關(guān)于仿真機(jī)器人的傳說，都證明了古人早已有了制造機(jī)器人的夢想。
但是，他們是否有能力制造出真正能夠活動的機(jī)器人呢？缺乏現(xiàn)代電子技術(shù)的古代科學(xué)家，會如何利用機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)自動化的夢想呢？
許多現(xiàn)代人都認(rèn)為，只有進(jìn)入二十世紀(jì)之后，制造自動化機(jī)器的夢想才能一步一步走向現(xiàn)實(shí)，但新的證據(jù)證明，古人已經(jīng)制造過許多能夠自動運(yùn)作的機(jī)械裝置。
亞歷山大，埃及最重要的城市之一。公元前三世紀(jì)時(shí)的亞歷山大城，就是世界上最有智慧之光的地方，人們開始重視機(jī)械和技術(shù)。古代文獻(xiàn)記載，當(dāng)時(shí)的朝圣者參拜神廟時(shí)通過的是自動門；觀眾紛紛涌入自動的木偶劇院；文獻(xiàn)中甚至描述了能自行飛躍神廟的戰(zhàn)車。城市已經(jīng)變成一個(gè)生活中充斥各種精密機(jī)械的科技園。
在這個(gè)領(lǐng)域，最為著名的領(lǐng)航者，就是希羅，他可以稱得上是機(jī)器人鼻祖。他以測試和展示自己的理論以及設(shè)備來制造驚奇和娛樂而著稱。
希羅在其機(jī)械學(xué)里面記載了當(dāng)時(shí)的杠桿滑輪斜面，還有好多工程技術(shù)方面的記載都是當(dāng)今的工程技術(shù)的開創(chuàng)者。
希羅在他的《氣體論》中，表示空氣也是一種物質(zhì)，水不能進(jìn)入充滿了空氣的容器。他還認(rèn)識到空氣是可以壓縮的。在利用空氣動力方面，希羅制造了一個(gè)很著名的裝置——一個(gè)帶有兩段彎管的空心球體，當(dāng)球中的水被燒沸之后，蒸汽通過彎管向外噴，產(chǎn)生一個(gè)反沖力使球體轉(zhuǎn)動。希羅所發(fā)明的這個(gè)汽轉(zhuǎn)球，是有文獻(xiàn)記載以來的第一部蒸汽機(jī)。它比工業(yè)革命早兩千年制造。
如今這種技術(shù)科學(xué)上被稱為氣體力學(xué)。氣體力學(xué)是研究氣體平衡和運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。希羅的許多設(shè)計(jì)都利用了氣體力學(xué)的原理。
希羅被后人認(rèn)為是那個(gè)時(shí)代最偉大的實(shí)驗(yàn)家和工程師，不僅僅因?yàn)樗跉怏w力學(xué)方面的建樹，這位兩千多年前的古人，在力學(xué)、數(shù)學(xué)方面也有許多重要的發(fā)現(xiàn)，他甚至發(fā)明了世界上最早的自動售賣機(jī)。
希羅設(shè)計(jì)的一些小裝置，直到今天人們?nèi)匀辉谑褂茫渲杏蟹N裝置被稱作凸輪。輪子轉(zhuǎn)動的時(shí)候，它會上下移動，聽起來簡單，但這個(gè)神奇而簡單的設(shè)備把圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)換成垂直運(yùn)動，讓輪子可以產(chǎn)生推拉效果。反過來說推拉動作也可以變成圓周運(yùn)動，這就是引擎里面運(yùn)動轉(zhuǎn)變成圓周運(yùn)動的原理。這種原理今天仍應(yīng)用于所有引擎上。
在希羅眾多發(fā)明里面，他還設(shè)計(jì)過一個(gè)由機(jī)器人充當(dāng)演員的戲院。這對他來說也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
在愛爾蘭的都柏林，機(jī)器人設(shè)計(jì)師復(fù)制了這個(gè)戲院：背景垂下，演員和場景都在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間，在舞臺上移動。
希羅是如何確定每件事都在固定的時(shí)間點(diǎn)發(fā)生呢？
所有動作都由一件事驅(qū)動，實(shí)在令人難以置信：當(dāng)放開沙漏的開關(guān)時(shí)重物下降，重物連接一個(gè)拉轉(zhuǎn)閥門的凸輪。這些連接線跟夾子相連，當(dāng)夾子被釋放時(shí)，部分場景就隨著重力落下，其他的架子釋放第二層重物，導(dǎo)致其余連接的布景在舞臺上移動。
希羅的劇院是一個(gè)高度復(fù)雜的自動化機(jī)器，更讓人意想不到的是它還可以設(shè)置程序。
要看真正自驅(qū)動可編程機(jī)器人，我們還要看另一位歷史上著名發(fā)明家達(dá)·芬奇的作品。
列奧納多·達(dá)·芬奇，是那個(gè)時(shí)代最重要的天才，他不僅僅是一位偉大的藝術(shù)家，也癡迷于機(jī)械和其他自然科學(xué)，他的很多超越時(shí)代的觀念改變了世界。
達(dá)·芬奇故鄉(xiāng)的達(dá)·芬奇博物館收藏了一些達(dá)·芬奇重要發(fā)明的模型：絕妙的平衡起重機(jī)；直升機(jī)雛形；長得像爪子一樣的用于未來飛行機(jī)器的翅膀；在投入戰(zhàn)爭應(yīng)用之前四百年，就被達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)出來的，裝有重型防護(hù)和威力無窮的大炮的超級坦克。
除了收藏這些珍貴的模型，博物館內(nèi)更有價(jià)值的藏品是達(dá)·芬奇自己繪制的設(shè)計(jì)手稿。
身為左撇子的他，一生中都以鏡像寫字。對左手寫作者來說，將羽毛筆由右向左拉過來寫比由左向右推過去寫容易，而且不會將剛寫好的字弄糊。但這樣的書寫習(xí)慣卻給后人解讀他的手稿帶來了諸多困難。直到十七世紀(jì)，才有人開始解讀這些結(jié)合了大量筆記和繪圖的手稿。
這些手稿中，包括上百件達(dá)·芬奇發(fā)明創(chuàng)造的草圖和藍(lán)圖，其中隱藏了一項(xiàng)神奇的設(shè)計(jì)，它會挑戰(zhàn)發(fā)明機(jī)器人的歷史記載。這項(xiàng)發(fā)明的內(nèi)容極盡詳細(xì)地描繪了一個(gè)看起來像騎士的機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這個(gè)設(shè)計(jì)可能是達(dá)·芬奇在1495年完成的，但直到二十世紀(jì)五十年代才被發(fā)現(xiàn)。人們把它稱為“達(dá)·芬奇機(jī)器人”。
仿制的達(dá)·芬奇機(jī)器人
但人們并不知道，達(dá)·芬奇是否真的曾經(jīng)將他手稿中設(shè)計(jì)的眾多發(fā)明制作成實(shí)物。如果根據(jù)這個(gè)圖紙制作，是否真的能造出一個(gè)能夠活動的機(jī)器人呢？
今天的科學(xué)家將要解答這個(gè)疑問。
意大利的弗洛倫薩是達(dá)·芬奇完成他的大部分作品的地方。在這里，也有一家達(dá)·芬奇博物館，機(jī)器人史學(xué)家就是在這里，依靠五百年前繪制的那份草圖復(fù)制出了“達(dá)·芬奇機(jī)器人”。
這個(gè)機(jī)器人運(yùn)用了簡單的機(jī)械原理，機(jī)器人身上的齒輪連著纏繞繩子的轉(zhuǎn)軸，主齒輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，繩索就會松開或者拉緊，相連的四肢就會活動起來。每操作一個(gè)部件，就能產(chǎn)生一個(gè)肢體動作。所有的部分連在一起就組成了一個(gè)了不起的、能夠活動的機(jī)器軀體。
達(dá)·芬奇之所以能夠設(shè)計(jì)出這個(gè)機(jī)器人，是由于他了解許多關(guān)于生物力學(xué)的先進(jìn)知識。達(dá)·芬奇在師從韋羅基奧時(shí)開始認(rèn)識人體解剖學(xué)。他曾經(jīng)解剖了 30 具不同性別年齡的人體。他對人類的肌肉、韌帶和關(guān)節(jié)等都進(jìn)行了詳盡的研究。許多人都認(rèn)為達(dá)·芬奇對人體構(gòu)造的了解，對他在繪畫方面有相當(dāng)大助益。而能夠設(shè)計(jì)出關(guān)節(jié)活動自如的金屬機(jī)器人，應(yīng)該也得益于此。
不論當(dāng)初達(dá)·芬奇是否將這個(gè)設(shè)計(jì)制作出來，今天的學(xué)者們根據(jù)他的圖紙，成功復(fù)制出“達(dá)·芬奇機(jī)器人” ，讓人們相信，早在五百年前的文藝復(fù)興時(shí)代，達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)的機(jī)器人已經(jīng)能夠活動。
但是，達(dá)·芬奇機(jī)器人并不是他最神奇的發(fā)明，傳說，達(dá)·芬奇曾經(jīng)獻(xiàn)給法國國王一件驚人的禮物。在旁觀者的驚嘆之中，一只獅子不用任何牽引就來到大殿當(dāng)中。
仿制的達(dá)·芬奇機(jī)器獅子
據(jù)說這個(gè)獅子可以打開胸膛來顯出滿屏的百合花，于是當(dāng)法國國王突然收到這個(gè)獅子打開胸膛獻(xiàn)上的百合花時(shí)，所有人都驚呆了。可以認(rèn)為，這是世界上第一個(gè)可編程的機(jī)器人。
今天，我們是否能用現(xiàn)代科技重現(xiàn)達(dá)·芬奇的獅子呢？
達(dá)·芬奇死后他的手稿流落四處，約占三分之二已經(jīng)丟失，其他的也被打亂了順序，而關(guān)于機(jī)械獅子的藍(lán)圖更是遺失不在，所以復(fù)原機(jī)械師子的挑戰(zhàn)是巨大的。
意大利佛羅倫斯德機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的“達(dá)·芬奇機(jī)器人”專家羅蘭希望運(yùn)用最新的軟件模型，能夠完成這個(gè)挑戰(zhàn)。
羅蘭介紹：最大的問題是要制造能做各種活動的獅子，而且所有活動都是通過彈簧完成的，不能用發(fā)動機(jī)等其他任何電子設(shè)備。
歷史學(xué)家也嘗試?yán)盟羞_(dá)·芬奇留給我們的蛛絲馬跡進(jìn)行演繹推理。
羅蘭介紹：我們堅(jiān)持不用現(xiàn)代技術(shù)，或當(dāng)時(shí)不存在的技術(shù)來投機(jī)取巧。
通過只有達(dá)·芬奇本人掌握的技術(shù)信息，學(xué)者們終于復(fù)制出了這個(gè)成品。通過藏在體內(nèi)的動力，這個(gè)復(fù)制品像五百年前一樣走在地上。研究人員如何讓機(jī)器人準(zhǔn)確表演的呢？研究人員發(fā)現(xiàn)所有一切都由中心鼓室控制。通過給簧片上弦達(dá)到各種效果，里面包括控制不同部位的上百個(gè)零件。而動作的時(shí)間設(shè)置，達(dá)·芬奇是利用今天我們稱為齒輪齒數(shù)比的技巧做到的。齒輪的大小決定速度的快慢，齒輪小一般速度快一倍，通過確定大小齒輪的比例可以確認(rèn)相對的速度，從而確定動作的時(shí)間，這正是五百年前達(dá)·芬奇所做的。
看到古代人在電池、電力和電腦出現(xiàn)之前就制造了如此精妙的機(jī)械實(shí)在讓人驚嘆。
從亞歷山大的機(jī)器人原型到達(dá)·芬奇的巫術(shù)般的技藝，我們真正了解了機(jī)器人的歷史。
今天，我們相信我們創(chuàng)造了推動我們生活的機(jī)器，但事實(shí)真的如此嗎？在古代，水力驅(qū)動的機(jī)器和首個(gè)機(jī)器人已經(jīng)是生活的一部分了。有待發(fā)現(xiàn)的，也許是有一天我們必須承認(rèn)我們發(fā)明的東西，其實(shí)早就存在了。
(中央電視臺10套《 探索·發(fā)現(xiàn)》欄目供稿) |
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發(fā)表于 2010-3-4 16:31:48
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