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茶余饭后 - 27 Jun 2016 HEN 116713
我们能信赖机器人吗?
手术机器人达芬奇。进攻型无人机和射击机器人。四臂手术机器人。加州大学伯克利分校机器人专家肯戈德伯格让达芬奇机器人缝合手术切口,达芬奇能通过"机器学习" 软件自己学习。。
随着人工智能和机器学习的发展,机器人越来越多地承担起更加重要的工作,如外科手术、自动驾驶、战场作战,甚至能决定人类的生死,那么我们能信赖机器人吗?
按大众对机器人的理解,它们要么是近乎完美的忠诚管家,要么是精神变态的狡诈杀手,就像《星球大战》里的C3PO、《机械姬》里的艾娃、《禁闭行星》里的罗比或《太空漫游》里的哈尔。虽说这些描写只不过反映了人类自己的希望和恐惧,但至少这些恐惧已开始进入现实。
近年来,许多科技界名人表达了他们对人工智能横行世界的忧虑:拥有超级智能的机器人建立了一个新世界,人类不再是这个新世界里的主角,他们被奴役、杀戮甚至灭绝。这些恐怖场景和几十年前科幻小说家们幻想的差别不大,却引起了人们的广泛关注,甚至包括斯蒂芬霍金、比尔盖茨、埃隆斯克等科技名人。
人类和机器正形成一种新的关系。在不久的将来,我们会开始对那些具有高度自主性、完全自动化的机器人系统委以重任,如驾驶汽车、执行手术,甚至在战争中选择何时使用致命性武器。这是人类第一次在面对复杂、变动和无序环境时,通过对机器编程而不是直接控制来做出生死决择。
毫无疑问,机器人并不完美,它们也会犯错,甚至可能造成人类伤亡。但可以确定的是,这一新兴科技将给人类带来前所未有的发展前景。届时,我们将面对的挑战涵盖技术、法规甚至哲学范畴,除了法典和政策问题,新的机器人还迫使我们面对更深的道德难题,甚至改变对自我的认识。但最终,这个世界会因机器人时代的到来而变得更加美好。
精准高效的外科手术机器人
目前,外科医生已可以利用机器手臂来做复杂的手术。美国纽约大学机器人手术中心主管迈克尔斯蒂夫曼已做过上千例机器人辅助手术。他在控制台操纵着机械臂,每个机械臂都通过一个约5毫米宽的微小切口伸入病人体内,只要旋转自己的手腕,捏紧手指,伸入病人体内的机械臂就会精准地执行同样动作。
他引导着两只手臂给一根线打结,操纵第三只手臂用针穿过病人肾脏,将切除肿瘤后留下的洞缝在一起,第四只手臂则拿着内窥镜将病人腹腔内的情况呈现在显示屏上。
斯蒂夫曼是位受过高等训练的专家,有高超的技能和判断,然而,他正在把宝贵的时间花在缝合上。这只是主手术的后续整理工作,如果机器人能接手这项单调机械的任务,外科医生就能腾出手来做更重要的事。
今天的手术机器人能力进一步增强,手术中不仅没有手颤,还能实施多种方案。但说到底,机器人只是由人类直接控制的高级工具。手术机器人公司泰坦医疗(Titan Medical)执行副总裁丹尼斯福勒曾是一名从业32年的外科医生,他认为,如机器人能代替人类自动做一些决策,独立执行分配给它们的任务,医疗行业将能更好地为人类服务。"这种技术干预手段能增加可靠性,减少人为错误。"
给机器人"升职" 并非遥不可及的事,所需的大部分技术很快会在研究和工业实验中开发出来,实验机器人用人体组织的橡胶模型练习缝合、清洗伤口、切除肿瘤等。在一些实验中,机器人能比得上人,有些甚至比人更加精确、高效。就在上个月,华盛顿一家医院展示了一个机器人系统缝合的猪小肠组织,让人执行同样手术进行比较发现,机器人缝得更均匀、更细密。
虽然这些系统还没准备好用于病人,但它们代表了未来手术的发展方向。同样的逻辑也适用于操作室和装配流水线,如果高自动化能提高工作效果,那就没什么能阻止它。
肥胖症治疗医生、伦敦帝国学院讲师休丹阿什拉芬对机器人手术的结果进行了研究。他认为,在可预见的将来,手术机器人将会在医生指令下处理简单的任务。"我们的目标是提高术后效果。如果用机器人能挽救生命、降低风险,那用这种设备就是义不容辞的。"
展望未来,医学界最终会使用下一代机器人有决策权的人工智能。这种机器人不仅能处理常规任务,还能接管整个手术。虽然现在看起来还不太可能,但技术创新会很自然地把人们引领到那里。阿什拉芬说:"这是一步步实现的,虽然每一步都不是特别大。正如50年前的医生想象不出现在手术室的样子,从现在起再过50年,估计又是另一番景象。"
其实手术机器人已经能自己做决定,独立性比人们所想的更强。比如,在视力矫正手术中,机器人系统切下病人一小片角膜,并通过一系列激光脉冲重塑其内层;膝关节置换手术中,用自主机器人切割骨骼比医生更精确;在头发移植手术中,智能机器人能识别并采集病人头部坚固的头发毛囊,然后在秃斑头皮部位打下精密小孔,帮医生省下许多单调、费时的重复劳动。
那些涉及到胸腔、腹腔和盆腔部位的手术要面对更复杂的挑战,因为每个病人的生理结构都有所不同,自主机器人必须能很好地识别各种又湿又软的内部器官和血管;而且在手术中,病人的各部分内脏都可能起变化,所以,机器人还要能不断地调整手术计划。
机器人还要有可靠地处理危机的能力。比如,在肿瘤切除手术中突遇大出血,它必须能及时、正确地处理。手术中会出现各种不可预期的复杂情况,机器人成像系统和计算机视觉首先要能识别,并通过喷出红色液体提示这种情况的严重性;下一步,其决策软件要能找出处理这种问题的最佳方案,然后指令系统迅速将这一方案付诸行动;最后由评估程序来评价结果,确定是否还需进一步行动。让手术机器人掌握感知、决策、行动和评价每一步骤,代表着对工程师的巨大挑战。
进入实用的"达芬奇" 系统
2013年,位于加利福尼亚州的"直觉手术" 公司开始向世界各大学机器人研究人员捐赠"达芬奇" 手术机器人系统,每台造价高达250万美元,它也是美国监管机构批准的软组织手术系统。目前,全世界有超过3600家医院安装了"达芬奇" 系统。但它的商业之路并非一帆风顺,曾因轻微事故而面临诉讼。尽管充满了争议,很多医院和病人已经接受了这种技术。
"达芬奇" 处在人类医生的完全控制之下,除非医生在控制台上抓住操纵杆,否则其手臂只是毫无生气的塑料和金属片。该公司先进系统研发部经理西蒙迪迈奥说,目前他们打算保持这种现状。但机器人专家正在面向未来努力,让医生在做手术时有越来越多的辅助工具或计算机引导。
迪迈奥指出,这一领域的研究就像早期的自动驾驶汽车,"第一步是识别道路标志、障碍物、汽车和行人," 下一步是让汽车来帮助司机。比如,智能汽车会感知周围车辆的位置,在司机错误变道时发出提醒。同样,手术机器人可在医生的手术器具偏离常规路径时发出警示。
加州大学伯克利分校自动化科学与工程实验室主管肯戈德伯格也在训练他的"达芬奇" 独立执行手术任务。目前,它的缝合技术已相当灵巧,它能一只手臂拉线通过模型伤口两边,另一只手臂通过拉针把线绷紧,无需人类引导而开始缝下一针。它通过位置传感与摄像技术计算每次进出针的最佳位置,计划并跟踪行针轨迹。但任务还是很艰巨,据报告,它目前只能完成四针程序的50%,而且还不会给线打结。
戈德伯格说,现在他们使用机器学习算法采集视觉和运动学数据,把每一针分为定位、推针等多个步骤,让"达芬奇" 按顺序处理。通过这种方法,它有可能学会做任何手术。
理论上,同样的程序也能指导真正的手术。戈德伯格认为,在今后10年内就能实现简单的手术任务自动化。但即使机器人真的能在常规手术中表现更好,他仍希望机器人的行动是一种在人类医生"监督下的自主" 。他说,让机器人做长时间精确且一致的工作,就像缝纫机对手工缝纫,只有机器与人合作才能成为超级医生。
被重新定义的军事机器人
捷克作家卡雷尔恰佩克1920年发表了科幻剧作《罗素姆的万能机器人》,发明了"机器人" 一词,其最初含义是合成人类,它们在工厂长时间辛苦地工作,生产低成本商品。然而,最终这些机器人杀死了人类。这也是科幻小说一直在描写的情节:机器人失去控制,变成不可阻挡的杀人机器。
现在,随着人工智能的发展和机器人技术的进步,加上伊拉克、阿富汗战争中无人机与地面机器人的广泛使用,人们在震惊之余开始担忧,科幻中的恐惧会变成现实。
世界最强大的军队目前正在开发更智能的武器,这些武器将拥有不同程度的自动化能力和杀伤力,绝大多数通过人类远程控制。但也有人认为,未来的人工智能武器最终会完全自动化地操作,由集成微芯片和软件来决定人类的生死,这将成为战争史上的一道分水岭。
于是,"机器人杀手" 引发了激烈争论:一方认为,机器人可能开启一场世界大战摧毁人类文明;另一方则认为,这些武器是一种新型精确制导武器,只会减少而不是增加伤亡。人工智能领域的一些主要研究人员呼吁,禁止"自主进攻型武器超越人类控制" 。(未完待续)
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