古代机器人之谜

伤我心太深

对于机器人，相信很多人都还停留在日本科学机器人的幻想中，但是你们如果听说，在古代就有了机器人一说，你们怎么看？

木牛流马大家都非常熟悉了，这是中国的，在西方，很早也就有了机器人的记载。

木牛流马

读过《三国演义》的人都知道，1700多年前诸葛亮曾经发明一种步行机器人——木牛流马。它外形如牛，步态如马，能载运粮草。有些学者认为那是小说作者为了突出诸葛亮智能过人而杜撰出这么一段故事情节，但大多数学者都深信诸葛亮确实发明过木牛流马，只是后来失传了。

诸葛亮到底有没有发明过木牛流马?要知道机器人的历史并不很长。还不到百年的时间，三国时代的诸葛亮能发明机器人吗?

1986年，当三匹木牛流马突然出现在四川汉中当年诸葛亮运粮的古道上时，人们突然觉得时光倒流了，不由得发出一声声惊叹。

原来，这些木牛流马是新疆工学院古机械研究室高级工程师王湔经过40多年的潜心研究复制出来的。这些木牛流马后面有二个手柄，可用以掌握平衡和转向，内部则为连杆结构。轻轻推动或拉动，它的四条腿便会交叉完成支撑，弯曲、离地、连动等动作，就像马的步伐一样有节奏地行走起来，并且步伐和谐、轻快，转弯进退皆自如，让人不由不惊叹古人的智慧和创造力。

1991年，王湔又成功地复制了失传近2400多年的鲁班木马车：昂首的木马拉着二轮木车，木车在木马的牵引下稳健前行，如遇下坡，木马车还能靠自身重力自动行走。王湔说，比诸葛亮所处的时代早700年的鲁班木马车构造比木牛流马简单。

据说鲁班还发明制造了能在天上飞的机关鸟——木鸢。那一年，他成婚不久，就被凉州(今武威)的一位高僧请去修造佛塔，2年后才完工。他人虽在凉州，但对家中父母放心不下，更想念新婚的妻子。怎样既不耽误造塔又能回家呢?他在天空飞旋的禽鸟启发下，造出了一只精巧的木鸢，安上机关，骑上一试。果然飞行灵便。于是，每天收工吃过晚饭，他就乘上木鸢，在机关上击打三下，不多时便飞回敦煌家中。妻子看到他回来，自然十分高兴，但怕惊动父母，他也没有言语，第二天大清早，他又乘上木鸢飞回凉州。这样，时间不长，妻子便怀孕了。鲁班的父母早睡晚起，根本不知儿子回家之事。见儿媳有孕，还以为她行为不轨。婆婆一查问，媳妇便将丈夫乘木鸢每晚回家之事说明白，谁知，二老听了不信，晚上要亲自看个真假。掌灯时分，鲁班果然骑着木鸢回到家中，二老疑虑顿散。老父亲高兴地说：“儿呀，明天就别去凉州工地了，在家歇上一天，让我骑上木鸢，去开开眼界。”第二天清早，老父亲骑上木鸢，儿子把怎样使用机关做了交代：“若飞近处，将机关木楔少击几下；若飞远处，就多击几下。早去早回，别误了我明日做工。”老父亲将交代记在心中，骑着木鸢上了天，心想飞到远处玩一趟吧。就把木楔击了十多下，只听耳边风响，吓得他紧闭双眼，抱紧木鸢任凭飞翔。等到木鸢落地，睁眼一看，已经一下子飞到了吴地(今江苏、浙江一带)。吴地的人见天上落下一个怪物，上骑白胡子老头，还以为是妖怪，围了上去，不由分说，乱棒把老头打死，乱刀把木鸢砍坏。鲁班在家等了好多天，不见父亲返回。他怕出事，又赶做了一只木鸢，飞到各处寻找。找到吴地以后一打听，才知父亲已经身亡。他气愤不过，回到肃州(今酒泉)雕了一个木头仙人，手指东南方。木仙人神通广大，手指吴地，当年吴地便大旱无雨，颗粒无收。

3年之后，吴地百姓从西来的商人口中得知，久旱无雨原是鲁班为父报仇使的法术，便带着厚礼来到肃州向鲁班赔罪，并讲了误杀他父亲的经过。鲁班知道了实情后，对自己进行报复的做法深感内疚，立即将木仙人手臂砍断，吴地当即大降甘露，解除了旱灾。之后，鲁班左思右想，认为造木鸢，使父亡；造木仙人，使天大旱，百姓苦，是干了二件蠢事，便将这二样东西扔进火里烧了，木鸢和木仙人便就此失传了。

中国古代还有一个可与“木工祖师”鲁班齐名的人，那就是被人称为“木圣”的马钧。马钧是三国时魏国人，他复原了众多过去只闻其名、未见其物的机关发明。比如相传出自黄帝的指南车、东汉毕岚的翻车等。其中最精妙的当属水转百戏。史载，一个藩国向魏明帝进贡了一种杂耍模型，名为百戏。明帝叫人把它安置在洛阳宫里，可安装完成后，众多木偶人却呆若木鸡，动不起来。明帝问马钧：“你能使这些木偶活动吗?”马钧回答：“能!”明帝遂命马钧加以改造。马钧叫人购买了上等的木料，叫工人依照他设计好的图样，雕成许多整齐排列的木齿轮，同时建起一座大蓄水池，以水力驱动控制木偶的机关。当魏明帝前来观看时，只见木偶们有的击鼓，有的吹箫，有的跳舞，有的耍剑，有的骑马，有的翻滚，有的抛球，有的叠罗汉，有的在绳索上倒立，有的做出各种惊险动作。另外还有百官行署，真是变化多端，惟妙惟肖，极为生动有趣。

隋炀帝时，有位叫黄衮的人，他制造的木偶机器人足可与“木圣”马钧的木偶机器人比个高下。黄衮根据《水饰图经》，用木制成“水饰”，供隋炀帝玩乐。“水饰”有木刻尧舜坐舟于河、大禹治水、秦始皇人海见海神、汉高祖隐芒砀山、汉武帝泛楼船于汾河、屈原投曰罗江、巨灵开山、长鲸吞舟等。隋代杜宝《大业拾遗记》说，隋炀帝尝为“水饰”，“有七十二势，皆刻木为之。或乘舟，或乘山，或乘平洲，或乘盘石，或乘宫殿。木人长二尺许。衣以绮罗，装以金碧，及作杂禽兽鱼鸟，皆能运动如生，随曲水而行”。

唐朝有位技艺高超的匠人叫杨务廉，特别能搞巧妙的发明设计。他曾经在沁州市雕刻一个木僧人，手里端着一只木碗，自动向人乞讨布施。等到木碗中的钱盛满了后，机关的键钮突然自己发动，这个木僧人就会自己说声：“布施!”全沁州市的人都争抢着观赏这位木僧机器人，都想昕昕木僧人发声说话。于是争着往木碗里放钱。一天下来，这位木僧机器人可以行乞到好几千文钱。不料，这项发明很快就落后了。洛州的一个小县令殷文亮，他刻制的木偶机器人不仅能说话，还能唱歌吹笙、劝人饮酒。最妙的是。如果酒杯里的酒没有喝干，木刻机器人就不再给你斟酒；如果没有喝尽兴，就连唱带吹催促你继续饮酒。这个机器人有什么机关奥妙，谁也猜测不出来。

其实，早在4000多年前，中国的夏、商、西周时期就已有了机器人，而且是智能型的机器人。《列子·汤问》中就记载着这样一个故事：

周穆王巡狩西部，途中遇到了艺人偃师。偃师让倡优为周穆王表演歌舞，倡优唱歌符合音律，跳舞符合节拍，技艺非常熟练高超。当周穆王正看得津津有味时，那倡优动了感情，竟用眼神来勾引王妃。周穆王发现后大怒。下令要杀偃师，偃师非常害怕，赶紧拔剑把倡优斩了。原来那倡优并不是真人，而是用皮革、木料、胶漆等东西制成的机器人。周穆王一看怒气顿消，偃师这才免遭一场杀身之祸。2000多年后，李商隐在诗中还谈到这件事：“不须尽看刍龙戏，终遣君王怒偃师。”

在生产力和科技水平非常低下的远古时代，那位偃师是用什么手段制造了这样一个完美的智能机器人?难道偃师当时已懂得制造计算机?再说这个机器人的动力系统是什么?是由人暗中操纵的，还是采用了什么先进技术?因史书上没有记载，所以这个机器人就成了千古疑案。

机器人

240年前的 机器人：

早在240年前，一名瑞士钟表匠和他的儿子就发明出了一些靠发条驱动的世界最古老机器人，它们能写字、画画、弹琴。目前，这些罕见的机器人正在瑞士一家博物馆中展出。

　　只要更换“写字机器人”的40个可替换凸轮，它就可以写出不同的词句。这意味着这种机器人可以被“编程”，所以“写字机器人”也被一些科学家视为现代计算机的“始祖”。

古代人的“机器人梦”：《荷马史诗》记载中的机器人：

机器狮子

仿制的达・芬奇机器狮子

　　但人们并不知道，达・芬奇是否真的曾经将他手稿中设计的众多发明制作成实物。如果根据这个图纸制作，是否真的能造出一个能够活动的机器人呢？

　　今天的科学家将要解答这个疑问。

　　意大利的弗洛伦萨是达・芬奇完成他的大部分作品的地方。在这里，也有一家达・芬奇博物馆，机器人史学家就是在这里，依靠五百年前绘制的那份草图复制出了“达・芬奇机器人”。

　　这个机器人运用了简单的机械原理，机器人身上的齿轮连着缠绕绳子的转轴，主齿轮旋转的时候，绳索就会松开或者拉紧，相连的四肢就会活动起来。每操作一个部件，就能产生一个肢体动作。所有的部分连在一起就组成了一个了不起的、能够活动的机器躯体。

　　达・芬奇之所以能够设计出这个机器人，是由于他了解许多关于生物力学的先进知识。达・芬奇在师从韦罗基奥时开始认识人体解剖学。他曾经解剖了 30 具不同性别年龄的人体。他对人类的肌肉、韧带和关节等都进行了详尽的研究。许多人都认为达・芬奇对人体构造的了解，对他在绘画方面有相当大助益。而能够设计出关节活动自如的金属机器人，应该也得益于此。

　　不论当初达・芬奇是否将这个设计制作出来，今天的学者们根据他的图纸，成功复制出“达・芬奇机器人” ，让人们相信，早在五百年前的文艺复兴时代，达・芬奇设计的机器人已经能够活动。

达芬奇机器人

　　□但是，达・芬奇机器人并不是他最神奇的发明，传说，达・芬奇曾经献给法国国王一件惊人的礼物。在旁观者的惊叹之中，一只狮子不用任何牵引就来到大殿当中。

　　据说这个狮子可以打开胸膛来显出满屏的百合花，于是当法国国王突然收到这个狮子打开胸膛献上的百合花时，所有人都惊呆了。可以认为，这是世界上第一个可编程的机器人。

　　今天，我们是否能用现代科技重现达・芬奇的狮子呢？

　　达・芬奇死后他的手稿流落四处，约占三分之二已经丢失，其他的也被打乱了顺序，而关于机械狮子的蓝图更是遗失不在，所以复原机械师子的挑战是巨大的。

　　意大利佛罗伦斯德机器人实验室的“达・芬奇机器人”专家罗兰希望运用最新的软件模型，能够完成这个挑战。

　　罗兰介绍：最大的问题是要制造能做各种活动的狮子，而且所有活动都是通过弹簧完成的，不能用发动机等其他任何电子设备。

　　历史学家也尝试利用所有达・芬奇留给我们的蛛丝马迹进行演绎推理。

　　罗兰介绍：我们坚持不用现代技术，或当时不存在的技术来投机取巧。

　　通过只有达・芬奇本人掌握的技术信息，学者们终于复制出了这个成品。通过藏在体内的动力，这个复制品像五百年前一样走在地上。研究人员如何让机器人准确表演的呢？研究人员发现所有一切都由中心鼓室控制。通过给簧片上弦达到各种效果，里面包括控制不同部位的上百个零件。而动作的时间设置，达・芬奇是利用今天我们称为齿轮齿数比的技巧做到的。齿轮的大小决定速度的快慢，齿轮小一般速度快一倍，通过确定大小齿轮的比例可以确认相对的速度，从而确定动作的时间，这正是五百年前达・芬奇所做的。

　　看到古代人在电池、电力和电脑出现之前就制造了如此精妙的机械实在让人惊叹。

　　从亚历山大的机器人原型到达・芬奇的巫术般的技艺，我们真正了解了机器人的历史。

　　今天，我们相信我们创造了推动我们生活的机器，但事实真的如此吗？在古代，水力驱动的机器和首个机器人已经是生活的一部分了。有待发现的，也许是有一天我们必须承认我们发明的东西，其实早就存在了。

达芬奇机器人

仿制的达・芬奇机器人

　　□许多现代人都认为，只有进入二十世纪之后，制造自动化机器的梦想才能一步一步走向现实，但新的证据证明，古人已经制造过许多能够自动运作的机械装置。

　　亚历山大，埃及最重要的城市之一。公元前三世纪时的亚历山大城，就是世界上最有智慧之光的地方，人们开始重视机械和技术。古代文献记载，当时的朝圣者参拜神庙时通过的是自动门；观众纷纷涌入自动的木偶剧院；文献中甚至描述了能自行飞跃神庙的战车。城市已经变成一个生活中充斥各种精密机械的科技园。

　　在这个领域，最为著名的领航者，就是希罗，他可以称得上是机器人鼻祖。他以测试和展示自己的理论以及设备来制造惊奇和娱乐而著称。

　　希罗在其机械学里面记载了当时的杠杆滑轮斜面，还有好多工程技术方面的记载都是当今的工程技术的开创者。

　　希罗在他的《气体论》中，表示空气也是一种物质，水不能进入充满了空气的容器。他还认识到空气是可以压缩的。在利用空气动力方面，希罗制造了一个很著名的装置――一个带有两段弯管的空心球体，当球中的水被烧沸之后，蒸汽通过弯管向外喷，产生一个反冲力使球体转动。希罗所发明的这个汽转球，是有文献记载以来的第一部蒸汽机。它比工业革命早两千年制造。

　　如今这种技术科学上被称为气体力学。气体力学是研究气体平衡和运动规律的科学。希罗的许多设计都利用了气体力学的原理。

　　希罗被后人认为是那个时代最伟大的实验家和工程师，不仅仅因为他在气体力学方面的建树，这位两千多年前的古人，在力学、数学方面也有许多重要的发现，他甚至发明了世界上最早的自动售卖机。

　　希罗设计的一些小装置，直到今天人们仍然在使用，其中有种装置被称作凸轮。轮子转动的时候，它会上下移动，听起来简单，但这个神奇而简单的设备把圆周运动转换成垂直运动，让轮子可以产生推拉效果。反过来说推拉动作也可以变成圆周运动，这就是引擎里面运动转变成圆周运动的原理。这种原理今天仍应用于所有引擎上。

　　在希罗众多发明里面，他还设计过一个由机器人充当演员的戏院。这对他来说也是一个巨大的挑战。

　　在爱尔兰的都柏林，机器人设计师复制了这个戏院：背景垂下，演员和场景都在恰当的时间，在舞台上移动。

　　希罗是如何确定每件事都在固定的时间点发生呢？

　　所有动作都由一件事驱动，实在令人难以置信：当放开沙漏的开关时重物下降，重物连接一个拉转阀门的凸轮。这些连接线跟夹子相连，当夹子被释放时，部分场景就随着重力落下，其他的架子释放第二层重物，导致其余连接的布景在舞台上移动。

　　希罗的剧院是一个高度复杂的自动化机器，更让人意想不到的是它还可以设置程序。

　　□要看真正自驱动可编程机器人，我们还要看另一位历史上著名发明家达・芬奇的作品。

　　列奥纳多・达・芬奇，是那个时代最重要的天才，他不仅仅是一位伟大的艺术家，也痴迷于机械和其他自然科学，他的很多超越时代的观念改变了世界。

　　达・芬奇故乡的达・芬奇博物馆收藏了一些达・芬奇重要发明的模型：绝妙的平衡起重机；直升机雏形；长得像爪子一样的用于未来飞行机器的翅膀；在投入战争应用之前四百年，就被达・芬奇设计出来的，装有重型防护和威力无穷的大炮的超级坦克。

　　除了收藏这些珍贵的模型，博物馆内更有价值的藏品是达・芬奇自己绘制的设计手稿。

　　身为左撇子的他，一生中都以镜像写字。对左手写作者来说，将羽毛笔由右向左拉过来写比由左向右推过去写容易，而且不会将刚写好的字弄糊。但这样的书写习惯却给后人解读他的手稿带来了诸多困难。直到十七世纪，才有人开始解读这些结合了大量笔记和绘图的手稿。

　　这些手稿中，包括上百件达・芬奇发明创造的草图和蓝图，其中隐藏了一项神奇的设计，它会挑战发明机器人的历史记载。这项发明的内容极尽详细地描绘了一个看起来像骑士的机器人的内部结构。这个设计可能是达・芬奇在1495年完成的，但直到二十世纪五十年代才被发现。人们把它称为“达・芬奇机器人”。

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