机器人护士应该尽可能快速准确地刺入病人的手臂吗?还是应该像真正的护士那样，将快速针头插入的精确度与棉签在伤口上施加的巨大压力进行对比，以减轻我们对针头的不适和恐惧?

 

当机器在棋盘游戏或后空翻中击败我们时，我们会鼓掌。但是人们做的不仅仅是计算和跳跃。我们调情，画画，跳舞。我们通过运动进行交流的方式还没有完全被力学定律所描述。

 

没有机器人能像我们这样移动。一个人的后空翻利用一个铰接的脊柱，沉重的臀部穿过空气，由漂浮的脊椎抽打。相比之下，马萨诸塞州波士顿动力公司(Boston Dynamics)制造的阿特拉斯(Atlas)倒立机器人从脚踝处开始翻筋斗，将笨重的身体中部从一块木头上掀翻，从而导致摔倒。唯一相似的是开始，旋转和结束。

 

科学家们利用100个数字对线虫秀丽隐杆线虫的摆动进行了量化，并对其进行了比人类姿势更详细的建模。微软(Microsoft)已停产的Xbox电脑游戏Kinect控制器只能追踪玩家20多个方面的动作。

 

相比之下，人类的运动要复杂得多。尽管阿特拉斯机器人有28个耦合的运动部件，但动画师们使用了数万个参数来模拟人的呼吸方式。我们对伸出的手有不同的反应，这取决于它是紧绷的还是柔软的前臂肌肉。与屏住呼吸的人见面，不如与他们呼气打招呼更受欢迎。但是机器人专家通常认为这种复杂性是不必要的。他们喜欢极简的美学，设计出仅在力量、速度和精度上超越自然的机器人。虽然大多数机器人的愿景是，它们将融入我们的生活，作为看护者或向导，但它们很难与人类互动，或在不断变化的环境中工作。

 

机器人专家需要更多地了解人类如何移动，以及我们在身体上超越人工对手的方式。这意味着与编舞和舞蹈演员合作，学习肢体语言和解剖学。编舞和舞蹈演员的定性和具体的专业知识是被忽视的丰富知识。机器人领域根深蒂固的观念——例如，电子设备是惰性的，机器人应该得到优化——也需要颠覆。

 

累人的技巧

在未来，机器人将无处不在。一切都会移动——看得见、听得到、摸得着。椅子会在房间里滚动，在我们坐下时抓住我们;运动器材将帮助我们的身体从伤害中恢复;智能假肢将取代失去的肢体。但是这些设备究竟应该如何移动和表现呢?

 

站在一个满是嘈杂、嗖嗖作响的机器人的工厂里让人筋疲力尽。走到外面的自然光中，周围是随风飘动的树叶和草，这是一种身体上的放松。机器人工程师需要决定，生活在一个机械化的环境中，是像匆匆穿过一个繁忙的路口，还是像安静地坐在森林里。

 

人类进化是为了适应环境。当发育中的动物失去水平或垂直线条等刺激时，它们就失去了看到这些特征的能力。观察城市景观的人会注意到，城市景观的统计特性与森林不同:建筑物的硬线条比杂乱的树枝、荆棘和树叶更有秩序，也更容易预测。

 

不管怎样，人类都会适应人造运动的不和谐声音。但是，技术需要精心设计，以保护我们的健康和福祉。看看周围的人，他们弓着腰，用智能手机拨弄着小小的按键。这种蜷缩是一种副产品，不是智能手机设计的一部分。

 

随着机器人成为建筑环境不可分割的一部分，它们将像建筑一样影响我们的生活。建筑的设计不仅仅是为了最小化成本和最大化耐久性。建筑师考虑建筑的文化背景、建筑内部的活动流程、光线、形式和颜色。变异和表达对人类很重要。

 

人类从不静止。当我们呼吸时，我们的肺在三维空间中运作:我们可以向上和向下，向左和向右扩张，将胸部向前和向后推。日复一日，我们可能不需要充分利用这些资源。但如果我们被困在倒下的树下，或者需要放声大笑，我们很高兴拥有这种灵活性。

 

动物进化以适应环境。2014年，加州斯坦福大学(Stanford University)的生物学家黛博拉·戈登(Deborah Gordon)及其同事将一种路面蚂蚁(Tetramorium caespitum)送往国际空间站。尽管空间站重力很低，蚂蚁们还是能够爬上去，找到了用脚抓住地面的新方法。一个优化为爬行的系统怎么可能最终会爬升呢?一个受到地球表面重力加速度磨砺的系统如何适应地球表面重力加速度的缺失?

 

例如，知道这些问题的答案可以帮助自动驾驶汽车适应不同的环境——例如，从亚利桑那州凤凰城的宽阔道路切换到新德里标识、习俗和文化各异的狭窄街道。然而，关于环境的运动如何改变人类的感官统计和体验的研究却很少。

 

有限的调色板

机器人应该能够以无数种方式移动，但它们的机械结构几乎没有改变。Atlas的28个移动部件与早期的类人机器人非常相似——它的腿由3个刚性连杆组成，由几个旋转驱动器连接，每个连杆允许旋转，但不允许拉伸(不像人类的关节)。与机械设计的飞跃相比，电脑运算能力的提高使后空翻成为可能。

 

研究人员需要理解为什么不同的运动形式会进化。长期以来的假设，如对能源效率的需求，已经被推翻。例如，一个机械的踝关节支撑可以提高人类步行的代谢效率，这意味着步行是低效的。但动作的变化也很重要:如果你想跳跃、飞奔或突击，这种脚踝支撑会让你后退。类似地，有腿的机器人很难摆出不同的步态，就像机器人专家很难一一列举一样。