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秒懂丨AI仿生

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年上映的电影《阿丽塔:战斗天使》热度犹存,扔在垃圾场里只剩下头部的机械少女因为装上了两只机械手而获得新生的剧情仍为观影者津津乐道。在现实生活中,仿生技术也已经通过与AI技术融合获得长足发展,帮助伤残人士重获生活、劳动的能力,并应用于高危环境中保护工作人员的生命安全。

电影中装上机械手重获新生的阿丽塔(图源网络)

AI仿生成为自然选择之外的全新进化之路

根据现代生物进化理论,进入工业社会后人类进化危机进一步加重。科学理论证实,生物进化是由生存压力和自然选择两种因素共同作用的。生存压力导致生物基因突变从而产生生物种群的多样性,自然选择通过优胜劣汰筛选出适应当前环境的物种进行繁衍。纵观人类历史,从万年前的冰川时期,一部分猿类由于食物匮乏被迫从树上来到了地面,成为人类的早期先祖,到年前人类正式进入工业时代,经过万年的生存演化才有了如今的样子,其中绝大部分时间都是在原始自然环境中生活的。

人类进化各个阶段图示(图源网络)

自工业时代以来,百年时间翻天覆地的环境剧变,导致人类身体不能很快适应。在进入农业时代后,人类就遭遇第一次进化危机。尽管农业养活了更多的人口,但是人类的平均寿命变的更低,饮食单一和人口密度变大导致流行疾病增加。进入工业时代后,进化危机则进一步加重。尽管我们有了远超农业时代的人口,人类的平均寿命也大幅提高,但是人类的基础性疾病增加。未及适应现代社会的身体遭遇了空间的进化压力——2型糖尿病、心脏病、癌症、骨质疏松等。原本通过严酷自然选择而获得的生存优势,在新环境中反而变成劣势。我们需要在自然选择之外另辟蹊径,找到一条新的进化之路。AI仿生成为人类“逆天改命”的绝佳工具。随着生物工程科学、信息科学以及材料科学等现代学科的发展,基因改造和仿生合成都成为人类全新进化之路的备选。然而,由于巨大的实验风险和伦理风险,基因改造技术仍在基础研究和小心谨慎的试用当中,AI仿生则因为有切实的使用场景和技术进化的动力,正在迎来爆发。

AI仿生的前世今生

“仿生”早已不是新鲜词。广义上的人体仿生合成,早在几千年前就有记载。古时候,因为受刑、战争伤害而截肢的人已经开始使用假肢了,甚至下肢假肢还能辅助行走。现代意义的仿生合成技术则更具实用价值。像被称为“仿生耳”的人工耳蜗,使得听力障碍群体得以恢复听觉,而像心脏起搏器则直接植入心脏部位,帮助治疗缓慢性心律失常等问题。

底比斯城遗址中出土的古埃及脚趾义肢,距今已多年(图源网络)

AI技术的引入,给仿生技术开辟了更广阔的天地。为了造福由于先天疾病、意外等原因导致肢体缺失的人士,辅助假肢一方面引入传感器技术,让机械控制与大脑联接,建立直接的神经信号控制,一方面引入AI技术,使得机械肢体的感知训练效率快速提高,以适应人的主动行为,进行更精细的操作。也就是说,AI仿生技术正在让人类身体获得重新被塑造的可能,而这正是AI仿生能成为除了自然选择和淘汰之外,人类发展出的新的进化路径的原因。

研究人员已经开发出能够高度模拟人体大腿的仿生腿。犹他大学的一支研究团队开发了一种具备内建电池动力、计算机处理器、机动踝关节与膝关节的假肢腿。他们通过AI可以分析使用者在行走时的数据,预测与感知使用者打算进行的活动,从而协助被截肢者走得更平衡、更轻松、更快、更有活力,并让假肢自动适应使用者的动作与步伐、协助使用者跨越或避开障碍。

仿生腿(图源网络)

仿生手研究也在积极推进。德国的Festo公司拥有领先的人工智能气动机械手的解决方案,其灵活的机械手指可以完成非常复杂细微的连贯动作,通过深度学习技术,机械手的动作训练能够得到快速的提高。近日,京东数科联合清华大学自主开发出一款可穿戴AI仿生手,可通过神经接口实现与大脑的连接,能够实现0.5秒之内快速的识别和响应肌电信号,基于AI技术,可以帮助伤残人士完成像叠衣服、拉拉链、开关门、握笔写字等数十种日常用到的精细动作。此外,这款仿生手还可用于特种作业,代替人类进入危险环境中执行精细化的操作任务,大幅提升特种作业人员的劳动效率。

京东数科推出的仿生手(图源网络)

人体增强技术方兴未艾。Gartner发布未来十年十大趋势,人体增强列赫然在列。年日本产业技术综合研究所、东京大学、美国麻省理工学院等科研机构相继开始了“人体增强”技术的研究。他们正在尝试将人和机械联系起来,通过动力辅助和虚拟现实技术来进行训练,以提高人体的“运动强度”。而MIT和IBM等企业,则在大力推广“增强智能”的概念,将AI与人体增强的研究紧密结合起来。可以预见,当技术的成熟度越来越高,应用成本越来越低时,人体增强技术会得到更大规模的使用。特别是考虑到老龄化社会的来临,而年轻的看护人员费用昂贵且稀缺的情况下,大量的失能老人和行动不便者将使用这些外骨骼系统来维持正常生活。

结语:AI仿生使得人类第一次有机会克服自然选择对于人类群体的拣选和淘汰。大量先天疾病和早发疾病的人群因为这些仿生技术和生物医疗技术的进步而得以存活,并有可能繁衍后代。这将让人类尽可能保持多样性的状态,大量带有身体残障的人士也能为人类提供更多智识上的贡献。虽然一些担忧的声音时有出现,但是任何困难都不能阻碍人类前进的脚步。AI仿生究竟将走向何方,为人类带来机遇还是困境,让我们拭目以待。

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