Categories: 信息工程技术

人造人

人造人或半机械人(Cyborg “cybernetic organism”的缩写)是一种有机体和生物机械部件。该术语由Manfred Clynes和Nathan S. Kline于1960年创造。

术语“人造人”与仿生,生物机器人或机器人不同; 它适用于由于某些依赖某种反馈的人工组件或技术的整合而具有恢复功能或增强能力的生物。虽然机器人通常被认为是哺乳动物,包括人类,但它们也可能是任何一种生物。

DS Halacy的机器人:1965年超人的演变特色介绍了一个“新的前沿”,“不仅仅是空间,而是更深刻的’内部空间’与’外太空’之间的关系 – 一座桥梁……心灵和物质。“

在流行文化中,一些人造人可能表现为明显机械化(例如,来自DC Comics的Cyborg,来自Doctor Who特许经营的Cyber​​men或来自Star Trek的The Borg或来自Star Wars的Darth Vader)或几乎与人类无法区分(例如,来自重新想象的太空堡垒卡拉狄加的“人类”赛昂等。小说中的机器人经常扮演人类对过度依赖技术的蔑视,特别是在用于战争时,以及以似乎威胁自由意志的方式使用时。机器人通常也被描绘成具有远远超过人类对应物的物理或精神能力(军事形式可能具有内置武器等),例如机器人。

概观
根据该术语的一些定义,人类所拥有的物理附件即使是最基本的技术也已经使他们成为了机器人。在典型的例子中,具有人工心脏起搏器或植入式心律转复除颤器的人将被视为人造人,因为这些装置测量身体中的电压电势,执行信号处理,并且可以使用该合成反馈机制来传递电刺激。那个人还活着。将机械修改与任何类型的反馈响应相结合的植入物,尤其是人工耳蜗,也是机器人增强。一些理论家[谁?]引用隐形眼镜,助听器或人工晶状体等修饰作为使人类适应技术以提高其生物学能力的例子。

该术语还用于抽象地解决人类 – 技术混合物。这不仅包括常用的技术,如电话,计算机,互联网等,还包括通常不被视为技术的工件; 例如,笔和纸,语言和语言。当使用这些技术进行增强并与其他时间和地点的人们进行交流时,一个人的能力比以前更多。一个例子是计算机,它通过使用Internet协议与其他计算机连接来获得能量。另一个越来越相关的例子是机器人辅助的人类或人工辅助机器人,用于以喜欢和分享为目标的社交媒体。控制论技术包括高速公路,管道,电线,建筑物,电气设备,图书馆,

布鲁斯·斯特林(Bruce Sterling)在他的Shaper / Mechanist的世界中提出了一个名为Lobster的替代机器人的想法,它不是通过使用内部植入物,而是通过使用外壳(例如动力外骨骼)。与在内部合成时出现人类外部的人类机器人(例如外星人特许经营中的Bishop类型)不同,龙虾在外部看起来不人道但在内部包含人类(例如Elysium,RoboCop)。计算机游戏Deus Ex:Invisible War突出显示了名为Omar的电子书,其中“Omar”是“Lobster”一词的俄语翻译(因为Omar是游戏中的俄罗斯血统)。

起源
在第二次世界大战之前,人机混合的概念在科幻小说中很普遍。早在1843年,Edgar Allan Poe就在短篇小说“被用尽的男人”中描述了一个有大量假肢的男人。1911年,Jean de La Hire在LeMystèredesXV(后来翻译为火星上的Nyctalope)中介绍了Nyctalope,一个可能是第一个文学机器人的科幻英雄。爱德蒙·汉密尔顿在1928年的小说“彗星彗星”中为有太空探险家提供了有机和机器零件的混合体。后来他以一个古老的科学家西蒙·赖特的说话,活着的大脑为特色,在一个透明的盒子里漂浮着,在所有的冒险经历中他的着名英雄,未来船长。他在1962年的短篇小说“明确审判日”中明确地使用了这个术语来形容“机械类似物”,称之为“

这个术语是Manfred E. Clynes和Nathan S. Kline在1960年创造的,指的是他们可以在外星环境中生存的增强型人类的概念:

“对于外生扩展的组织复合体在无意识中作为综合稳态系统运行,我们提出术语’Cyborg’。 – Manfred E. Clynes和Nathan S. Kline“

他们的概念是考虑到人类与机器之间需要亲密关系的结果,因为太空探索的新前沿已经开始开放。Clynes是生理仪器和电子数据处理系统的设计者,是纽约罗克兰州立医院动态模拟实验室的首席研究科学家。

“纽约时报”报道了Clynes和Kline首次提交论文的“太空飞行研讨会的心理生理学方面”报道,这个术语首次出现在五个月之前。

“机器人系统本质上是一种人机系统,其中人体部分的控制机制由药物或调节装置在外部进行修改,以便生物可以生活在与正常环境不同的环境中。”
2001年Doubleday出版了一本名为“Cyborg:可穿戴计算机时代的数字命运和人类可能性”的书。本书中的一些想法被纳入35毫米电影胶片Cyber​​man。

工程中的人造人组织
用碳纳米管和植物或真菌细胞构成的机器人组织已经用于人造组织工程中以产生用于机械和电气用途的新材料。这项工作由Di Giacomo和Maresca于4月3日在MRS 2013春季会议上发布,演讲编号为SS4.04。所获得的机器人便宜,轻便且具有独特的机械性能。它也可以以所需的形式成形。与MWCNT结合的细胞共沉淀为细胞和纳米管的特定聚集体,形成粘性材料。同样,干燥的细胞仍然充当MWCNT网络的稳定基质。当通过光学显微镜观察时,该材料类似于由高度堆积的细胞组成的人造“组织”。细胞干燥的效果表现为它们的“鬼细胞”外观。通过电子显微镜观察MWCNT与细胞之间的相当特异的物理相互作用,表明细胞壁(真菌和植物细胞的最外部部分)可能在建立CNT网络及其稳定化中起主要的积极作用。这种新型材料可用于从加热到传感的各种电子应用,并有可能为射频电子和航空航天技术的电磁屏蔽开辟重要的新途径。特别是使用白色念珠菌细胞,已经报道了具有温度传感特性的具有温度传感特性的机器人组织材料。

实际的人造人化尝试
在目前的假肢应用中,由Otto Bock HealthCare开发的C-Leg系统用于替换因受伤或患病而截肢的人腿。在人工C腿中使用传感器有助于通过尝试复制用户的自然步态来显着行走,就像在截肢之前一样。像C-Leg这样的假肢和更先进的iLimb被一些人认为是迈向下一代真实世界机器人应用的第一步。此外,人工耳蜗植入物和磁性植入物可以为人们提供一种他们原本不会拥有的感觉,可以另外被认为是创造了机器人。

在视觉科学中,直接脑植入物已被用于治疗非先天性(后天性)失明。私人研究员威廉·多贝尔(William Dobelle)是第一批提出恢复视力工作大脑界面的科学家之一。Dobelle的第一个原型植入1978年成年后失明的“Jerry”。一个包含68个电极的单阵BCI被植入Jerry的视觉皮层并成功产生了光幻视,即看到光的感觉。该系统包括安装在眼镜上的摄像头,用于向植入物发送信号。最初,植入物允许Jerry以低帧率在有限的视野中看到灰色阴影。这也要求他连接到一个2吨重的主机架,

1997年,菲利普肯尼迪,一位科学家和医生,创造了世界上第一个人类机器人,来自越南退伍军人约翰尼雷,中风。正如医生所说,雷的身体被“锁定”了。雷想要恢复他的旧生活,所以他同意肯尼迪的实验。肯尼迪在Ray的脑部附近嵌入了他设计的植入物(并命名为“神经营养电极”),这样Ray就可以在他的体内恢复运动。手术成功,但在2002年,约翰尼雷死了。

2002年,加拿大的Jens Naumann在成年期失明,成为16个付费患者中第一个接受Dobelle第二代植入物的患者,这标志着BCI最早的商业用途之一。第二代设备使用更复杂的植入物,可以更好地将光幻视映射到相干视觉。Phosphenes分散在整个视野中,研究人员称之为星夜效应。植入后,Naumann立即利用其不完美恢复的视力在研究所的停车区周围缓慢行驶。

与替代技术相比,2002年,英国科学家凯文·沃里克(Kevin Warwick)在英国科学家凯文·沃里克(Kevin Warwick)的标题下,将100个电极射入他的神经系统,以便将他的神经系统连接到互联网上,以研究增强的可能性。有了这个,沃里克成功地进行了一系列实验,包括通过互联网扩展他的神经系统来控制机器人手,还从指尖接收反馈以控制手的抓地力。这是一种扩展的感官输入形式。随后,他研究了超声波输入,以便远程检测到物体的距离。最后,电极也被植入他妻子的神经系统,他们在两个人的神经系统之间进行了第一次直接电子通信实验。

自2004年以来,英国艺术家尼尔·哈比森(Neil Harbisson)在他的头部植入了一个机器人天线,这使他能够通过头骨的振动将他对色彩的感知扩展到人类视觉范围之外。他的天线被列入他2004年的护照照片中,据称该照片证实了他的机器人状态。2012年,在TEDGlobal,Harbisson解释说,当他注意到软件和他的大脑已经团结并给予他额外的感觉时,他开始感觉到了机器人。Neil Harbisson是Cyborg Foundation的联合创始人(2004年)

此外,已知存在许多具有注入其手中的多功能微芯片的电子机器人。使用这些芯片,他们可以刷卡,打开或解锁门,操作打印机等设备,或者使用加密货币,通过挥手来购买饮料等产品。

动物半机械人
总部位于美国的Backyard Brains公司发布了他们所谓的“世界上第一个商用机器人”,称为RoboRoach。该项目于2010年开始作为密歇根大学生物医学工程学生高级设计项目,并于2011年2月25日作为可用的测试版产品推出.RoboRoach通过TED全球会议的TED演讲正式发布,并通过众包网站Kickstarter在2013年,该套件允许学生使用微刺激瞬间控制行走蟑螂(左和右)的动作,使用支持蓝牙的智能手机作为控制器。其他团体开发了机器人昆虫,包括北卡罗来纳州立大学,加州大学伯克利分校和新加坡南洋理工大学的研究人员,但RoboRoach是第一个向公众开放的套件,由国家精神卫生研究所资助,作为一种辅助设备,用于促进对神经科学的兴趣。包括RSPCA和PETA在内的一些动物福利组织对该项目中的动物伦理和福利表示担忧。

社会上的人造人应用

在医学上
在医学上,有两种重要且不同类型的人造人:恢复性和增强型。修复技术“恢复失去的功能,器官和四肢”。恢复性机器人化的关键方面是修复破损或丢失的过程,以恢复健康或平均水平的功能。失去的原始院系和过程没有增强。

相反,增强的人造人“遵循一个原则,它是最佳性能的原则:最大化输出(获得的信息或修改)和最小化输入(过程中消耗的能量)”。因此,增强的机器人意图超过正常过程甚至获得原本不存在的新功能。

Related Post

虽然假体通常通过机械技术的整合来补充丢失或损坏的身体部位,但是医学中的仿生植入物允许模型器官或身体部位更接近地模仿原始功能。迈克尔乔罗斯写了一篇关于人工耳蜗或仿生耳的经历的回忆录,标题为“重建:如何成为计算机让我更加人性化”。Jesse Sullivan成为第一批通过神经肌肉移植手术操作全机器人肢体的人之一,使他能够进行超出之前假肢的复杂运动。到2004年,开发出功能完善的人工心脏。仿生和纳米技术的持续技术发展开始提出增强的问题,以及未来超过生物模型原始功能的电子机器的可能性。“增强修复术”的伦理和可取性一直存在争议; 他们的支持者包括超人主义运动,他们相信新技术可以帮助人类发展超越其目前的规范性限制,如衰老和疾病,以及其他更普遍的无能力,例如对速度,力量,耐力的限制和智慧。该概念的反对者描述了他们认为是偏见的东西,这些偏见推动了这些技术的发展和接受; 也就是说,偏向于功能和效率,可能会强迫人们的观点,这种观点不再强调作为人类和人格的实际表现形式的特征,有利于在升级,版本和效用方面的定义。

脑 – 计算机接口(BCI)提供从大脑到外部设备的直接通信路径,有效地创建了一个机器人。利用直接植入大脑灰质的电极的入侵性BCI的研究,重点是恢复盲人受损的视力,并为瘫痪的人提供功能,特别是那些有严重病例的人,如锁定综合症。这项技术可以使失去肢体或坐在轮椅上的人能够控制通过大脑直接发送到计算机或设备的神经信号来帮助他们的设备。该技术有可能最终也将用于健康人群。

深部脑刺激是用于治疗目的的神经外科手术。该过程有助于治疗被诊断患有帕金森病,阿尔茨海默病,图雷特综合征,癫痫,慢性头痛和精神障碍的患者。在患者失去意识后,通过麻醉,脑心脏起搏器或电极植入到存在疾病原因的大脑区域。然后通过电流突发刺激大脑区域以破坏即将来临的癫痫发作。像所有侵入性手术一样,深部脑刺激可能会使患者处于更高的风险中。然而,近年来深度脑刺激比任何可用的药物治疗都有了更多的改善。

视网膜植入物是医学中另一种形成机器人的形式。视网膜刺激背后的理论为视网膜色素变性患者的视力恢复和衰老引起的视力丧失(人类神经节细胞数量异常低的情况)是视网膜植入和电刺激可以替代失踪神经节细胞(将眼睛连接到大脑的细胞。)

虽然仍在进行完善该技术的工作,但是已经在使用电子刺激视网膜以使眼睛感知光的图案方面已经取得了重大进展。专用相机由对象佩戴,例如在他们的眼镜框架上,其将图像转换成电刺激图案。然后,位于用户眼中的芯片将通过激发某些神经末梢以这种模式电刺激视网膜,所述神经末梢将图像传输到大脑的光学中心,然后图像将呈现给用户。如果技术进步按计划进行,这项技术可能会被成千上万的盲人使用,并恢复大多数人的视力。

已经创建了一个类似的过程来帮助失去声带的人。该实验装置将取消先前使用的机器人声音语音模拟器。声音的传播将从手术开始,将控制声音和声音产生的神经重定向到颈部的肌肉,附近的传感器将能够接收其电信号。然后信号将移动到处理器,该处理器将控制语音模拟器的定时和音调。那个模拟器然后会振动产生多音,这可以通过嘴形成单词。

在军队中
最近军事组织的研究重点是利用机器人动物来达到所谓的战术优势。DARPA宣布有兴趣开发“半机体昆虫”,以便在蛹期间从植入昆虫的传感器传输数据。昆虫的运动将由微机电系统(MEMS)控制,可以想象地调查环境或检测爆炸物和气体。同样,DARPA正在开发一种神经植入物来远程控制鲨鱼的运动。然后利用鲨鱼的独特感官提供与敌舰运动或水下爆炸物有关的数据反馈。

最近已成功地对蟑螂使用神经植入物。将手术施加的电极放在昆虫身上,由人类远程控制。结果虽然有时不同,但基本上表明蟑螂可以通过电极接收的脉冲来控制。DARPA现在正在资助这项研究,因为它对军队和其他领域有明显的有益应用

在体育方面
2016年,瑞士苏黎世举办了第一届机器人奥运会。2016年Cybathlon是第一次举办电子竞技奥运会,也是首次在全球范围内举办官方庆祝机器人体育活动。在这次活动中,16支残疾人团队利用技术发展将自己变成了机器人运动员。有六个不同的事件,其竞争对手使用和控制先进的技术,如动力假肢和手臂,机器人外骨骼,自行车和机动轮椅。

如果一方面这已经是一个显着的进步,因为它允许残疾人参与竞争并展示已经有所作为的几项技术改进,另一方面它表明还有很长的路要走。例如,外骨骼种族仍然要求其参与者从椅子上站起来坐下来,进行障碍滑雪和其他简单的活动,例如走过踏脚石和爬上楼梯。尽管这些活动很简单,但参加活动的16支队伍中有8支在开始之前就有所下降。

尽管如此,本次活动的主要目标之一和如此简单的活动,都是为了展示技术改进和先进假肢如何能够改变人们的生活。下一届Cybathlon预计将在2020年举行

在艺术中
机器人的概念通常与科幻小说有关。然而,许多艺术家试图建立公众对控制论生物的认识; 这些可以从绘画到装置。一些创作此类作品的艺术家是Neil Harbisson,Moon Ribas,Patricia Piccinini,Steve Mann,Orlan,HR Giger,Lee Bul,Wafaa Bilal,Tim Hawkinson和Stelarc。

Stelarc是一位表演艺术家,他通过视觉探测和声学放大了他的身体。他使用医疗器械,假肢,机器人,虚拟现实系统,互联网和生物技术来探索与身体的交替,亲密和不自主的接口。他制作了三部内部电影,并用第三只手和一只虚拟手臂表演。在1976年至1988年间,他完成了25次身体悬挂表演,并在皮肤上留下了钩子。对于“第三只耳朵”,他通过手臂在手臂上构建了一个额外的耳朵,可以上网,使其成为其他地方人们可公开使用的声学器官。他目前正在从他的第二个生命场所表演他的化身。

蒂姆·霍金森(Tim Hawkinson)提倡身体和机器融为一体,人类特征与技术相结合,创造出机器人。Hawkinson的作品Emoter介绍了社会现在如何依赖技术。

Wafaa Bilal是一位伊拉克裔美国人的表演艺术家,他的手背植入了一个1000万像素的小型数码相机,这是一个名为3rd I的项目的一部分。一年后,从2010年12月15日开始,每分钟拍摄一次图像每天24小时,直播到www.3rdi.me和Mathaf:阿拉伯现代艺术博物馆。该网站还通过GPS显示Bilal的位置。比拉尔说,他把相机放在脑后的原因是为了对我们看不到的东西做出“寓言性陈述”。作为纽约大学的教授,这个项目引发了隐私问题,因此Bilal被要求确保他的相机不在纽约大学的建筑物中拍照。

机器在艺术过程中变得越来越普遍,计算机化的绘图板取代了纸和纸,鼓机几乎和人类鼓手一样受欢迎。这在生成艺术和音乐中可能是最值得注意的。像Brian Eno这样的作曲家已经开发并利用了可以从几个基本数学参数构建整个乐谱的软件。

斯科特·德拉维斯是一位生成型艺术家,他的作品被明确地描述为“机器人心灵”。他的电动羊项目通过结合互联网上许多计算机和人们的工作来产生抽象艺术。

艺术家作为半机械人
艺术家从涉及想象的角度探讨了机器人这一术语。一些人利用不同的媒介,从雕塑和绘画到数字渲染,以艺术形式将技术和人体联合的抽象概念变为现实。寻求以机器人为基础的幻想成为现实的艺术家通常称自己为机器人艺术家,或者可能将他们的作品视为“机器人”。艺术家或他们的作品如何被视为机器人将取决于口译员对该术语的灵活性。依赖严格的技术描述机器人的学者,经常采用Norbert Wiener的控制论理论和Manfred E. Clynes以及Nathan S. Kline首次使用该术语,可能会认为大多数机器人艺术家都没有资格被认为是机器人。考虑更灵活地描述机器人的学者可能会认为它不仅仅包含控制论。其他人可能会谈到定义子类别或专门的机器人类型,这些类别可以限定技术影响个人的不同级别的机器人。这可能包括外部,临时,可移动的技术工具,以及完全集成和永久性的技术工具。尽管如此,机器人艺术家仍然是艺术家。因此,可以预期他们将机器人的想法纳入其中,而不是严格的技术表达,看看他们的工作有时会围绕着机器人之外的其他目的。这使得技术影响个人的不同级别的机器人有资格。这可能包括外部,临时,可移动的技术工具,以及完全集成和永久性的技术工具。尽管如此,机器人艺术家仍然是艺术家。因此,可以预期他们将机器人的想法纳入其中,而不是严格的技术表达,看看他们的工作有时会围绕着机器人之外的其他目的。这使得技术影响个人的不同级别的机器人有资格。这可能包括外部,临时,可移动的技术工具,以及完全集成和永久性的技术工具。尽管如此,机器人艺术家仍然是艺术家。因此,可以预期他们将机器人的想法纳入其中,而不是严格的技术表达,看看他们的工作有时会围绕着机器人之外的其他目的。

在身体修改
随着医疗技术变得更加先进,身体修改社区采用了一些技术和创新。虽然在Manfred Clynes和Nathan Kline的严格定义中还没有电子机器人,但植入式硅丝电子,增强现实和QR码等技术发展正在弥合技术与人体之间的脱节。数字纹身界面等假设技术将身体修饰美学与交互性和功能性融为一体,将超人主义的生活方式融入当今的现实。

此外,表现出焦虑表达是非常合理的。个人可能会经历恐惧和紧张的植入前感受。为此,个体也可以体现不安的感觉,特别是在社交场合,由于他们的术后,技术增强的身体,以及对机械插入的相互不熟悉。焦虑可能与他者的概念或信息的身份相关联。

在流行文化中
Cyborgs已经成为科幻文学和其他媒体中众所周知的一部分。虽然这些角色中的许多可能是技术上的机器人,但它们通常被称为机器人。电影和电视中众所周知的例子包括RoboCop,终结者,新世纪福音战士,美国空军上校史蒂夫奥斯汀,以及由Lee Majors,六百万美元的人,来自Blade Runner的复制者,Daleks和Cyber​​men的演出。神秘博士的博士,星际大战的达斯维达和格里弗斯将军,2004年太空堡垒卡拉狄加系列的督察小工具和赛昂。漫画,漫画和动漫是人物,如8人(RoboCop的灵感),假面骑士,攻壳机动队的草野元子,以及来自西方漫画书的人物,如托尼斯塔克(在他的极端和流血边缘盔甲之后)和维克多“机器人”石头。Deus Ex视频游戏系列广泛涉及机器人及其企业所有权的近期兴起,Syndicate系列也是如此。威廉吉布森的神经漫游者是最早的女性机器人之一,名为莫利百万的“Razorgirl”,他拥有广泛的控制论修改,是科幻小说中最多产的网络朋克人物之一。

在太空
将人类送入太空是一项危险的任务,其中各种机器人技术的实施可以在未来用于减轻风险。着名物理学家斯蒂芬霍金表示,“地球上的生命正在遭受诸如突然的全球变暖,核战争等灾难所摧毁的风险日益增加……我认为如果没有,人类就没有前途进入太空。“ 与太空旅行相关的困难可能意味着在人类成为多行星物种之前可能需要几个世纪。太空飞行对人体有很多影响。太空探索的一个主要问题是对氧的生物需求。如果从这个等式中取出这种必要性,太空探索就会发生变革。Manfred E. Clynes和Nathan S. Kline提出的理论旨在解决这个问题。两位科学家推测,使用“能够通过去除碳和氧气的再循环将二氧化碳减少到其组分中的反向燃料电池……”可能使呼吸变得不必要。另一个突出问题是辐射照射。每年,地球上的平均人类暴露于大约0.30 rem辐射,而国际空间站上90天的宇航员暴露于9 rem。为了解决这个问题,Clynes和Kline提出了一个机器人理论,其中包含一个可以检测辐射水平的传感器和一个可以自动注射适当剂量的保护性药物的Rose渗透泵。将这些保护性药物注射到猴子中的实验已显示出增加抗辐射性的积极结果。

虽然航天对我们身体的影响是一个重要问题,但推进技术的进步同样重要。凭借我们目前的技术,我们需要大约260天才能到达火星。由NASA支持的一项研究提出了一种通过深度睡眠或昏迷来解决这个问题的有趣方法。通过这种技术,它将“利用现有的医疗程序减少宇航员的代谢功能”。到目前为止,实验只导致患者处于暂停状态一周。由于宇航员资源消耗减少,允许更长时间深度睡眠的进步将降低火星旅行的成本。

在认知科学中
像安迪·克拉克这样的理论家认为,人与技术之间的相互作用导致了人体系统的形成。在该模型中,“机器人”被定义为部分生物,部分机械系统,其导致生物组分的增强和更复杂的整体的产生。克拉克认为,这种扩大的定义对理解人类认知是必要的。他建议任何用于卸载部分认知过程的工具都可以被认为是机器人系统的机械组件。这种人类和技术机器人系统的例子可以是非常低技术和简单的,例如使用计算器来执行基本的数学运算或者用笔来做笔记,或者像使用个人计算机或电话那样高科技。克拉克说,人与技术形式之间的这些相互作用将该技术整合到认知过程中,其方式类似于符合传统概念的技术,即机器人增强与其生物宿主整合的方式。因为所有人都以某种方式利用技术来增强他们的认知过程,克拉克得出的结论是,我们是“天生的机器人”。

Share