前言
如果你是八零九零這代人，應(yīng)該在童年沒(méi)少看日本高科技尤其是機(jī)器人的科教片。更應(yīng)該對(duì)兒時(shí)的經(jīng)典動(dòng)畫(huà)《鐵臂阿童木》記憶猶新，動(dòng)畫(huà)的主人公就是一個(gè)對(duì)日本夫婦領(lǐng)養(yǎng)的機(jī)器人。而那段時(shí)間，正是日本轟轟烈烈的機(jī)器人大發(fā)展時(shí)期。對(duì)于機(jī)器人文化的暢想，開(kāi)始出現(xiàn)在日本的各行各業(yè)中。
上世紀(jì)80年代，日本靠著二戰(zhàn)后嬰兒潮的人口紅利，依靠半導(dǎo)體等高科技產(chǎn)業(yè)，成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。但因?yàn)槲＜懊绹?guó)經(jīng)濟(jì)地位，引起了對(duì)方的堅(jiān)決打擊，日本被迫放棄芯片發(fā)展，簽訂廣場(chǎng)條約，國(guó)運(yùn)被斷，迎來(lái)了失落的三十年。而在這三十年中，日本以國(guó)家意志將機(jī)器人定義為朝陽(yáng)行業(yè)，試圖再造一個(gè)新的“芯片帝國(guó)”。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，機(jī)器人在日本迅速普及，成為生產(chǎn)和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最多的 “機(jī)器人強(qiáng)國(guó)”，也成為世界上對(duì)機(jī)器人最 “友好”、在機(jī)器人 “人性化”方面最下功夫的國(guó)家。
近十多年來(lái)，隨著日本老齡化越來(lái)越嚴(yán)重，老人無(wú)奈照顧老人成為日本的現(xiàn)實(shí)。除了全民鼓勵(lì)生育，機(jī)器人行業(yè)也被日本政府給予厚望。但是凡事有利有弊，眾多日本男青年反而因?yàn)槊詰俜抡鏅C(jī)器人而選擇單身，日本專(zhuān)家都大呼：“年輕人著迷于機(jī)器人，會(huì)加重日本的不婚不育”。機(jī)器人到底給日本會(huì)帶來(lái)什么？
日本作為科技強(qiáng)國(guó)，為何會(huì)把機(jī)器人定義為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，幾十年如一日地發(fā)展機(jī)器人？“機(jī)器人革命”能振興日本經(jīng)濟(jì)嗎？仿真機(jī)器人到底有何功能，能解決日本的老齡化問(wèn)題嗎？中國(guó)作為新興科技強(qiáng)國(guó)，是否可以借鑒？本文，我們就來(lái)科普一下仿生機(jī)器人。全文約2500字，預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間15min，歡迎您的閱讀。
1、日本為何要押寶仿真機(jī)器人？
2014年6月，日本政府出臺(tái)《日本復(fù)興戰(zhàn)略》，提出要在 “再生的十年”(2013—2022年度) 實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP) 年均名義增長(zhǎng)率達(dá)到3%、實(shí)際增長(zhǎng)率達(dá)到2%的目標(biāo)。之后，日本政府火速啟動(dòng)“機(jī)器人革命實(shí)施會(huì)議”，由安倍首相親自召開(kāi)。直言要“通過(guò)規(guī)制改革實(shí)現(xiàn)機(jī)器人無(wú)障礙社會(huì)，確立世界最高水準(zhǔn)的人工智能技術(shù)”（原話）。
（1）解決養(yǎng)老問(wèn)題
就是在這次首相親自召開(kāi)的會(huì)議上，日本政府把2015年稱(chēng)為“機(jī)器人革命元年”，機(jī)器人行業(yè)被稱(chēng)為“技術(shù)創(chuàng)新的象征”，解決少子老齡化社會(huì)人手不足的“王牌手段”，也成為日本政府各種振興經(jīng)濟(jì)的“高招”和“絕招”。所以，日本是真的押寶機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，而用來(lái)解決“老齡化、養(yǎng)老難”的仿真機(jī)器人則是其重中之重。
（2）解決青壯年勞動(dòng)力問(wèn)題
日本對(duì)于發(fā)展其機(jī)器人產(chǎn)業(yè)認(rèn)識(shí)可謂相當(dāng)深刻。除了面對(duì)日益嚴(yán)重的社會(huì)養(yǎng)老問(wèn)題，日本高額的人工費(fèi)用和青壯年勞動(dòng)力不足也是非?，F(xiàn)實(shí)的社會(huì)問(wèn)題。近年來(lái)，隨著日本勞動(dòng)力不足問(wèn)題日趨嚴(yán)重，從大企業(yè)到中小企業(yè)，最基層的基礎(chǔ)勞動(dòng)力始終是極大的問(wèn)題，而對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用繼續(xù)擴(kuò)大或許是另外一種可行的方案。
（3）日本擁有機(jī)器人核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件
其實(shí)，早在90年代前半期，日本制造的工業(yè)機(jī)器人占世界市場(chǎng)的份額一度高達(dá)90% 。進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之后，人工智能、計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等技術(shù)受到全世界國(guó)家的關(guān)注，但日本依靠其多年的潛心研究，依然占據(jù)了重要位置。發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，日本具有天然的優(yōu)勢(shì)。
具體來(lái)說(shuō)，日本的機(jī)器人領(lǐng)域在關(guān)節(jié)技術(shù)、高性能交流伺服電機(jī)、高精密減速器、控制器、驅(qū)動(dòng)器等機(jī)器人的核心技術(shù)方面居世界領(lǐng)先地位，其高精密減速器、力傳感器等的世界市場(chǎng)份額高90% 。與之相比，中國(guó)的機(jī)器人核心零部件大部分依賴從日本、德國(guó)等技術(shù)先進(jìn)國(guó)家進(jìn)口，其中精密減速器的75% 從日本進(jìn)口，而這些零部件占到機(jī)器人整體 生產(chǎn)成本的70% 以上。（該數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)）
2、仿真機(jī)器人有哪些類(lèi)型？
談到日本的仿真機(jī)器人，很多人可能第一印象就是人形機(jī)器人。前幾年，價(jià)值十幾萬(wàn)的日本“妻子”機(jī)器人一度引發(fā)全網(wǎng)熱議。但實(shí)際上，仿真機(jī)器人卻不僅僅是模仿人類(lèi)，地球上的、每一種生物經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化，某些部位早已巧奪天工，擁有了最合理的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。而仿照這些特點(diǎn)，創(chuàng)造出可以為人類(lèi)服務(wù)的仿真機(jī)器人，正是很多科學(xué)家一生的追求。
具體來(lái)說(shuō)，仿真機(jī)器人可以分為陸面仿真機(jī)器人、空中仿真機(jī)器人、水下仿真機(jī)器人。
（1）路面仿真機(jī)器人
人形機(jī)器人只是陸面仿真機(jī)器人的一個(gè)重要分支。嚴(yán)格地說(shuō)起來(lái)，類(lèi)似這樣的分支還有三到四種。這其中，比較出名的是仿真多足機(jī)器人、仿真蛇形機(jī)器人、仿真跳躍機(jī)器人等。這些不同種類(lèi)的機(jī)器人，雖然都可以靈活地活動(dòng)，卻是模仿自不同的自然界動(dòng)物。受限于篇幅原因，小編就不一一舉例，大家感興趣可以自己查看下對(duì)應(yīng)的機(jī)器人。
（2）空中仿真機(jī)器人
如今的無(wú)人機(jī)已經(jīng)不是新鮮物品，但無(wú)人機(jī)的飛行原理，你找得到是源自哪種生物嗎？人類(lèi)雖然可以駕馭飛機(jī)，甚至沖出太空，但這種飛行方式完美嗎？地球上有著眾多鳥(niǎo)類(lèi)和昆蟲(chóng)，其在飛行形態(tài)、運(yùn)動(dòng)方式、能量利用等方面，達(dá)到了幾乎完美的程度。飛行器的制造思路，也許就在它們身上。
沒(méi)錯(cuò)，目前人類(lèi)對(duì)于空中仿真機(jī)器人的研究還處于初始階段。真正身處大自然的那些飛行精靈，并沒(méi)有很好地被科學(xué)家破譯。但這也意味著，在空中仿真機(jī)器人上，還有巨大的探索和發(fā)展空間。
（3）水下仿真機(jī)器人
水下仿真機(jī)器人主要是模仿魚(yú)類(lèi)游動(dòng)，絕大部分機(jī)器人都是利用電機(jī)控制擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)，但近些年，這種方式正在不斷被革新，新型仿生材料和仿生驅(qū)動(dòng)被應(yīng)用于水下機(jī)器人，全球地位系統(tǒng)成為了機(jī)器人的眼睛。地球中大部分區(qū)域都是水環(huán)境，在水下機(jī)器人的利用上，科學(xué)家正在不斷突破，相信在不久的未來(lái)，會(huì)有更多神奇的水下機(jī)器人誕生。
3、仿真機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?
仿真機(jī)器人千奇百怪，各有特點(diǎn)，但幾乎無(wú)一例外地都會(huì)遇到自己的瓶頸，這是因?yàn)樵诨A(chǔ)層面上，很多通行的問(wèn)題并沒(méi)有獲得突破?？偟膩?lái)說(shuō)，問(wèn)題主要集中在材料、控制、能量轉(zhuǎn)化上。
（1）物理材料不等于生物材料
物理材料完全不同于生物材料，尤其是在生物減阻、自潔、抗疲勞等方面。生物力學(xué)和工程力學(xué)是兩種不同的學(xué)科，如何能找到一個(gè)完美的結(jié)合點(diǎn)，將結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、材料一體化方，或許是打開(kāi)機(jī)器人大門(mén)的必備鑰匙之一。
（2）更精純地使用能量
當(dāng)前階段，科學(xué)家對(duì)生物能量轉(zhuǎn)換機(jī)理研究不深，各類(lèi)機(jī)器人的能量轉(zhuǎn)換效率很低。人造的仿真機(jī)器人往往需要大量的耗能，這與生物身上超高的能量轉(zhuǎn)化率相比，完全不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。
（3）微觀控制
機(jī)器人絕不是笨重的代名詞，未來(lái)的機(jī)器人反而會(huì)越來(lái)越靈活。像變形金剛那樣的大家伙看起來(lái)威猛，但絕不會(huì)是主流。相反，微觀控制是機(jī)器人發(fā)展的下一個(gè)重要突破點(diǎn)。目前，眾多仿真機(jī)器人的控制方式依然很傳統(tǒng)，更談不上更精細(xì)的神經(jīng)控制、機(jī)電控制，但在未來(lái)這是必須要攻克的難題之一。
科學(xué)狂人馬斯克就致力于腦機(jī)的研究，希望利用腦機(jī)技術(shù)，讓大腦和芯片“人機(jī)合一”，實(shí)現(xiàn)思維不滅。而這種研究發(fā)展也遵循著由宏觀向微觀發(fā)展的原則，仿生學(xué)的終極研究，或許還在仿人上。
4、結(jié)語(yǔ)
仿生學(xué)的研究，必然會(huì)不斷深入下去，其產(chǎn)生的研究成果，也將會(huì)在生活的各方面造福人類(lèi)。以萊特維健為首的Wlnad就是很好的例證，或許在未來(lái)，我們能看到長(zhǎng)壽城市的誕生。隨著科技的不斷發(fā)展，未來(lái)的精工機(jī)械可能都會(huì)慢慢向人工智能甚至是仿生學(xué)發(fā)展。而進(jìn)化了幾千萬(wàn)年的各種動(dòng)植物昆蟲(chóng)，真的會(huì)是人類(lèi)最好的老師。
道法自然，在仿真機(jī)器人的道路上，人類(lèi)還有很長(zhǎng)的路要走。也許在不遠(yuǎn)的未來(lái)，每個(gè)人都會(huì)有一款體貼的女或男機(jī)器人陪伴成長(zhǎng)。
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