太空中的碳-硅文明 

文⊙赵 洋

阿西莫夫在科幻小说《钢窟》中，最先提及了未来“碳-铁文明”的概念。按照大师自己的话：“碳是人类生命的基础，铁是机器人生命的基础。碳-铁，是在一种平等与平行的原则下，结合人与机器人文化的最佳部分。”在《钢窟》出版的1954年，计算机还是电子管式的。构想出“正电子脑”的阿西莫夫没有料到未来世界（也就是我们这个时代）中的人工智能均以硅芯片为基础。因此，不妨把由天然智能与人工智能合作造就的文明称为“碳-硅文明”。

机器人进驻国际空间站

目前，“碳-硅文明”最活跃的领地是太空。因为太空的奇特环境，它成为各种先进技术最好的试验场。刚刚搭乘航天飞机进入国际空间站的仿真机器人“太空机器人2号”（Robonaut 2，简称R2）就是太空“碳-硅文明”的杰出代表。R2的结构十分接近人类，拥有躯干、头部和手臂，可以在国际空间站中协助宇航员完成零星工作和维修任务，并承担一系列科研设备的保养工作。

R2是目前进入太空的最先进的机器人，它具备类人的手指，还有柔软的手掌，能够抓住或抱起物体。它的眼睛是藏于金色面罩下的四台摄像机，具有立体视觉；口部藏有距离感应器；大脑设置在腹部；供电系统在背包中。

美国宇航局希望今后能派机器人执行类似“太空行走”的高难度任务。在空间站外部，有一些十分锐利的金属部件，有可能划破宇航员的手套，这对执行太空行走任务的宇航员是致命的威胁。而R2可以代替人类宇航员进行这类危险的操作。

此外，擦拭栏杆和清洁空气滤清器等单调的工作也可以委托给R2，宇航员将有时间从事更具创造力的工作。

在太空探索领域，机器人的外形并不一定与人类相同。2008年落户国际空间站的加拿大机器人Dextre就是这样的范例。Dextre的名字来自英文单词“灵巧”（Dexterous）。“人”如其名，它有两只臂膀，每只都有七个关节，腰部还能自由转动。它的手掌——或者叫钳子——装备有扳手、照相机和灯。但Dextre每次只能使用一只手臂工作，以避免站立不稳或两只手打架。

花费了十几年时间、耗资高达两亿一千万美元的Dextre研发初衷是帮助宇航员维修老化的“哈勃太空望远镜”，同时帮助在空间站外进行太空行走的宇航员完成任务。由于具有灵敏的触觉和高度的准确性，专家希望它能代替宇航员执行一些危险的舱外任务。

宇航员们则对Dextre张牙舞爪的外貌颇感兴趣。宇航员赖斯曼半开玩笑地说：“现在我们还不担心它会发狂，夺走空间站控制权……但它看起来确实有点儿吓人。”也许是为了消除宇航员的紧张心理，NASA地面控制中心在传送给空间站宇航员的日志中，幽默地援引阿西莫夫的“机器人三定律”说，从即日起开始执行几项新的飞行规定：第一，Dextre不得伤害人或者眼见人受到伤害而袖手旁观；第二，Dextre必须服从人给它的指令，除非指令与第一条相违背。

A.I.控制宇宙飞船

也许是Robot（机器人）这个词源于科幻小说《罗森通用机器人》的缘故，描写人工智能（A.I.）与人类争夺控制权的科幻作品实在太多。单就电影而言，远的如1968年的《2001太空漫游》，近的如2008年的《Wall·E》，都具有人工智能控制载人飞船的桥段。

在《2001太空漫游》中，尽管作为宇宙飞船中控电脑的人工智能HAL9000既具有电脑对任务的绝对服从及精确性，又具有人类的思维甚至感情，但它却在行星际探索任务中设计害死了几乎所有宇航员以图自保。欧洲太空局的科学家们把这只当做一个故事，他们希望有朝一日能用人工智能控制宇宙飞船。在欧洲太空局的支持下，英国南安普敦大学的自动控制系统专家桑德尔·维纳斯领导的科研团队一直在研发能用于人造卫星、机器人探索工具和宇宙飞船中的人工智能控制系统“系统脑”（sysbrain），以便这些设备能更好地控制自身。

装配了人工智能系统的通信卫星和无人太空探测器能实现自我操控，这将大大减少航天任务的成本。同时，卫星或飞船也可以通过自我学习、发现问题、自我调试、自我修复并作决定来更好地完成任务。“系统脑”可以“听懂”人类的自然语言，不需要为发送新指令来编写特殊的编程代码。

飞船上的“系统脑”甚至可以连接地球的互联网，阅读最新信息并从中学习。该系统也具有人的推理能力，能准确预测宇宙飞船可能会遇到的问题并迅速找到解决方法。另外，在采取行动前，还能对任务的轻重缓急进行排序，优先完成最重要的任务。从这个意义上说，“系统脑”与今年2月份在人机大战中战胜人类的人工智能机“沃森”十分相近。

因为光速的有限性，地球和无人探测器之间的遥远距离导致实时沟通变得不可能，无人飞船上的人工智能必须具备自己解决问题的能力。欧洲太空局打算在未来的星球探索设备和宇宙飞船上使用人工智能软件。想象如下场景：当无人火星车发现一块有研究价值的岩石时，人工智能软件能指导相机自动拍照并重新安排考察计划，而不必等地球上的控制人员发布新命令告诉它怎么做。

今年2月发射的欧洲太空局无人自动货运飞船2号（ATV2）上已经配备了一套人工智能系统，ATV2有望证实这项技术的安全可靠性。ATV2将遵循提前编好的路线，并使用传感器和避免碰撞系统安全抵达国际空间站。未来宇宙飞船的安危或许将仰仗能自己作决定、提问题、预测危险并进行复杂思考的人工智能。

人和机器人，谁更适合太空工作

智能机器人不都是意图与人类一争高下的。从影片《星球大战》中的饶舌机器人R2D2，到现实中默默跋涉的“勇气”号火星车，机器人一直是人类探索太空过程中的最佳助手。当这个助手的智慧与能力达到一定程度时，会不会反客为主，完全取代人类在太空中的角色呢？从加加林进入太空以来，载人航天一直是一个高风险的行业，对人或机器人谁更适合探索太空的争论一直没有停止过，这种争论在“挑战者”号航天飞机和“哥伦比亚”号航天飞机失事后一度达到高潮。

近地轨道附近是一个险恶之地，充斥着致命的辐射、巨大的温差和来无影去无踪的微流星。太空的其他区域也好不到哪里去。金星上有浓密的酸雾，木星上的气压能压碎最坚固的潜水艇，天王星上则经常飘落烃类的雪花。即便有飞船和宇航服的庇护，人要到那种地方仍会面临很大的风险。

机器人则不在乎这些困难，而且它们与人最大的不同在于，它们是可以被“牺牲”的。它们可以为了某次太空任务而专门设计、批量生产，前赴后继地完成一个使命，损毁或失踪并不会带来伦理方面的难题。除此之外，机器人的生存需要远比人类简单。它们有电就可以工作。而围绕着人，载人航天工程师们需要创造一个自给自足的小生态环境，氧气、水、食物、卫生设备乃至娱乐品都是必须的。在航天发射尚处于“斤斤计较”的时代，把人和小环境送入太空，比单纯发射一个自动机器要耗费更多的火箭燃料。

除了不会得空间运动病而呕吐，不必每隔几小时就回飞船休息一下之外，机器人更大的优势在于它们能比人类更好地完成单调、繁重、精细的工作。

以在国际空间站上工作的Dextre机器人为例。它的每只手臂有七个关节，它的手（其实就是夹子）安装了内置管钳、摄像机和灯。它可以用人类永远也达不到的精度和力量快速移动重达几吨的卫星（在空间轨道上，物体没有重量，但有惯性，所以这并不容易）。戴着厚厚手套的宇航员会发现，进行细微操作很吃力，在耀眼阳光下看清操作面也很费眼，而机器人则可以用自带的专用工具在真空中完成一切精密操作。

人因为疲劳或情感波动都有疏忽的时候，会犯错误。在太空中，某些失误可能是致命的。但只要指令得当、程序稳定，机器人永远不会出错。它们不会忘记在执行任务前给自己充好电，也不会粗心大意地把工具遗忘在太空变成轨道垃圾——这些都是人类宇航员曾出现过的失误。

人超越机器人的最大特点在于人能够自主思维，而机器人往往拘泥于事先编制的程序。太空作业情况瞬息万变，以不变的程序应对万变的事态肯定不行，这也是迄今为止所有发射的无人太空探测器都要由地面人员进行遥控的原因。类似探测火星的长距离太空飞行中肯定会出现不少细节问题，而仅仅依靠事先设定程序的机器人根本无法应付各种突发事件。用华盛顿大学太空政策研究所约翰·罗格斯顿的话说：“我可以命令一个机器人为我端一杯咖啡，但它却会因为不懂得跨过地上的一张小纸片而摔个四脚朝天。换句话说，机器人的应变能力有限。”

太空机器人的身份
也许有一天，人工智能可以具备与人差不多的学习能力和思维能力，届时机器人从身体到智慧就会全面适应太空生活，远远凌驾于人类之上。但这也带来了问题：具有复杂思维乃至情感的机器人还能被简单地看作“机器”吗？派“它们”去冒险是否道德？也许只有科技发展到那个地步，这些问题才能有答案。

有些太空任务已经被机器人做得很好，没有必要用人代替。目前，太空中正在运行的无人航天器数以百计，执行的任务不下千种。通信卫星将地球的各个角落连为一体；气象卫星随时监测气压的升降、湿度的变化、台风的路径；导航卫星不但指引着远海中的巨轮，也为城市中的汽车引领方向；资源卫星能揭示沙漠之下的矿藏或估算农作物产量。随着微电子学的发展，在不久的将来，卫星的体积将变得更小，而功能却更为强大。它们都可以看作是具有专门功能的太空机器人，比用宇航员执行相同的任务更省钱。

但是，没有不出故障的机器。在近地轨道上，宇航员尚可以随时上天进行太空行走，维修类似“哈勃太空望远镜”这样的精密仪器。若是机器人在遥远的行星乃至太阳系外执行任务，万一需要更换部件，不但宇航员难以及时赶到，就是承载人类指令的电磁波也需要时间才能传到目标。这期间什么事情都有可能发生。

从控制者的角度看，与被控制物距离越近越好。现在遥控火星车已经有了不容忽视的信号延迟，将来机器人在遥远的小行星上采矿、抽取土卫六上的甲烷时又该怎么办？不可能所有的指令都由地球发出。可行的办法是把宇航员送到安全距离内，建立“前线指挥部”，发挥人类的智慧与应变力，充当身处险地的机器人的“外脑”。

如果真的造出能与人类宇航员媲美的人工智能机器人，还有一个问题摆在航天机构的面前：机器人能否像人类宇航员一样吸引公众的注意？我们都明白，只有人类参与到太空探索中时，这个太空项目才会被重视。正是因为人类宇航员的参与，加加林首次进入太空和阿姆斯特朗登月的行为在几十年后的今天仍为人们津津乐道。试想，有多少人记得第一个软着陆月球的无人探测器（“月球9号”，1966年）和第一个登陆火星的无人探测器（“海盗”号，1976年）呢？但是在本世纪，首次登上火星或小行星的地球人将成为众口相传的英雄。我们无法预言这位英雄的国籍和性别，但可以肯定的是，在这位创造历史的宇航员背后，一定有着默默支持任务成功的人工智能。

碳-硅文明的宇宙使命

人类不会永远生活在摇篮里，好奇心和使命感将驱动我们小心翼翼地飞出地球，探索和开发宇宙。为稳妥起见，在人类亲自探索未知之地以前，总要先派机器人探查一番。当年登月是这样，以后人类登陆火星或小行星也将如此。太空探索时代的人与机器人，就像《星球大战》中的“天行者”卢克与R2D2一样，将是最佳拍档。

太空机器人有助于回答那个古老的问题：“人类在宇宙中是唯一的吗？”阿瑟·克拉克在《与拉玛相会》中描绘的“拉玛飞船”仿佛就是由人工智能控制的，它匆匆造访了太阳系，掠过了有智慧生命存在的地球，未作停留便驶向下一个目标。或许，未来的太空探测器也会采用“拉玛飞船”的模式，不载人、不停留地尽可能考察更多的星球。只有寿命近乎无限的人工智能才能完成这一壮举。一代代的人类科学家所做的，就是接收整理该飞船传回的考察信息。

甚至，当人类迷失自我时，忠于程序的人工智能可以力挽狂澜，扶文明大厦于将倾。刘慈欣曾在《三体Ⅲ》中预言：“当人类真正流落太空时，极权只需五分钟。”人工智能会成为未来人类文明的守护者吗，就像阿西莫夫在《机器人与银河帝国》中描绘的那样？

这个问题在1951年的科幻电影《地球停转之日》中就得到了回答：来自外星飞碟的一个机器人保镖，它眼中发出的死光能把坦克像奶酪一样切开，忠实地保护着外星主人的安全。随着科技的进步，未来的人类一定能造出这样智慧且威力强大的人工智能，它们作为人类的工具与朋友，和人类并肩前进，迈入未知的宇宙。从这个意义上说，2011年太空机器人R2进入国际空间站是它自己的一小步，但对于未来的“碳-硅文明”而言，却是巨大的飞跃。【责任编辑：杨 枫】