给机器人造个电子舌头

要想机器人在复杂的人类世界既不伤害人类又能保全自己，它们还需要更多的感知能力，而研究人员所做的才只是个开始。不可避免地，机器人的感知能力将会远远超出我们的感知范围。

人类生活在由感知构建起的玻璃罩里。你只能看到光谱中的一部分可见光，品出特定的一些味道，听到一定频率范围内的声音。这些已经是进化带来的突破了。

但机器可以轻松跃过自然选择的藩篱。人类发明了先进的机器人，就相当于创造出了一种新的生物，它理论上可以感知更大范围的刺激。因此机器人专家也面临着一些有趣的挑战，他们不仅要为机器人创造虚拟的触觉和味觉，也要思考机器人在人类世界里应该忽略什么。

就比如说声音。我指的不是人的话语——现在语音识别对机器来说轻而易举——我指的是机器能听到更多其他声音。这是Audio Analytic公司的研究领域，该公司已经研发了一套系统，使智能音响等电子设备能够探测并甄别非语言的噪音，比如玻璃摔碎的声音（这是警卫机器人该有的特点）或者汽笛声（这是自动驾驶汽车该有的特点）。

在这个纷杂的世界里甄别出这些声音不是件简单的事，因为它的工作原理和语言识别完全不同。Audio Analytic公司CEO Chris Mitchell表示：“目前还没有语言模型能被用来支撑你寻找特定的声音，所以那些花了二三十年的心血构建的语言模型对这些声音并不适用。”自然语序和口语语言模式这类最易寻的标志在研究非语言声音时并不管用，所以Audio Analytic必须要将声音分解成基本单元，他们称其为“音词”（ideophones）。这本质上是拟声词的量化，就像亚当·威斯特主演的蝙蝠侠系列里“bang”、“kapow”这样的词。

AudioAnalytic可以将声音分成几大类：“冲击型”声音（“impulsive”sounds），比如玻璃碎裂声；“音调型”声音（“tonal” sounds），比如汽笛声；以及“发声型”声音（“voiced” sounds），比如狗吠。“然后你大致按照这个分类体系来描述所有声音，” Mitchell介绍道，“接着你可以开始辨别，‘这是机械的声音还是自然发声？’然后你用这样的方式来整理所有的声音。”这就是一套可以运用于计算机，也可以在未来运用于仿真机器人的系统，它可以像辨别人类语言一样辨别特定的声音。

触觉是另一个可能被你忽视的复杂官能。这个被称为“第五感”的官能不仅能感觉出质地，也能察觉出压力和温度。所以赋予机器人触觉需要结合好几种传感器。（顺带说一句，一家叫SynTouch的公司已经在研发这项技术了。）在南加州大学研究触觉的机器人专家Heather Culbertson 说：“能获取全部的所需信息就意味着你成功了一半。然后你要教机器人怎么去处理这些信息，并且要教它们这些信息意味着什么？”

实际上你的身体忽视了很多的触觉刺激。你不会觉得衣服整天摩擦你的皮肤有什么特别，如果你舒舒服服坐着，你也不会察觉到屁股和背部所承受的压力。你的身体会自动调节，防止感官过载。

“如果我们想要给机器人构建全身感官系统，它们就需要超高的计算能力才能完成这整个过程，” Culbertson 说，“我们不仅得教机器人怎么处理数据，还要教他们忽视一些不重要的信息。”

赋予机器人触觉不仅对人类的安全非常重要（比如你一定不希望脑袋被手术机器人压碎），对机器人自身而言也很重要。“如果你开始使用居家机器人并且想让他们做饭的话，温度传感器必不可少，否则机器人可能就在炉子前熔化了。”Culbertson说。

说到做饭，研究人员也在研发电子舌头，这听起来更像是某个迷幻乐队的名字，但实际上这是一个可以让机器“尝”到味道的装置。它的工作原理和我们自己的舌头差不多。我们的舌头上有各种不同的味蕾对食物分子做出不同的反应，大脑接收到这些信息后会整合数据，反馈出你平时尝到的味道，比如橙汁的味道。

类似的，电子舌头可以整合一系列传感器输出的信息。波兰科学院的化学家Emilia Witkowska Nery 介绍道：“检测pH值的传感器可以鉴定酸味。如果要辨别咸味，那可以用检测钠、钾和氯元素的传感器。”

“电子舌头的运作需要结合不同的传感器信号，”她补充道，“就像我们的舌头一样。”

不一样的是电子舌头可以尝试我们不敢尝的东西。比如，你可以用电子舌头测试一下食物里是否含有害添加剂或是其他掺杂物。“有了它我们就可以轻而易举地鉴别不同种类的食物，或者检查网上购买的食材是否新鲜，而不需要专家们来检测，” Nery说，“但问题在于，我们怎样接收到这些检测结果。除了把电极插进大脑，我们没有别的办法感知电子舌头尝到的味道，然而这法子显然不适合大规模应用。”

那么电子舌头怎样才能充分描述一种味道呢？装有电子舌头（不一定长得像从嘴里伸出来的真舌头，它更像一种探测器）的家用机器人厨师怎样跟你解释它做的红烧肉味道如何呢？

这让我们又回到了数据的问题上。电子味觉的实现需要代价昂贵的大量计算。我们要把味觉和其他感官结合起来，然后对海量的数据进行分析，尤其当这些感官是基于机器工作的，而机器运行本身就已经需要大量复杂计算了。所以未来能感知、有情绪、考虑周到的机器人需要一个分级处理系统，把外界刺激按重要程度分类处理，否则估计它们头都会炸了。

这件事的复杂之处在于：就和人类一样，机器人得结合不同的感官来完成特定任务。你在钻螺丝孔，快钻好的时候会发出尖锐的摩擦声，你知道这是怎么回事吗？但钻孔机器人知道，在快完成这项任务时，它不仅能捕获噪音，还能分析不断变化的振动频率。

是的，这已经是很大的进步了。但是要想机器人在复杂的人类世界既不伤害人类又能保全自己，它们还需要更多的感知能力，而研究人员所做的才只是个开始。不可避免地，机器人的感知能力将会远远超出我们的感知范围。但你知道，这样的能力是被用来做红烧肉的，而不是被用来发动战争的。