从展项到剧场——人形机器人在科技馆中的科普展示

张 娜，王 磊

广东科学中心，广东广州 510006

人形机器人（Humanoid robot）拥有人的四肢和头等构造，面部也趋近于人，以便模拟人类眼睛和嘴部的动作表情。虽然大部分人形机器人仍处于试制阶段，却长期以来在科幻文学中扮演着主角，是机器人学（Robotics）的一大主题。人形机器人因其类人外表具有良好的视觉效果，能够引发观众产生同理心，特别适合在科技场馆中进行展出。

最早的人形机器人是日本早稻田大学开发的WABOT-1，它可以和人简单对话，也能做一些基本走动。为了推动和促进科技馆在数字化时代的非正式教育功能，科技馆致力于创建研发更多基于ICT（信息通信技术）的互动展项，让观众接触到具备更强大功能的科技创新产品，这种时代的需求和人形机器人的出现相结合为观众营造更具科技感和时代感的非正规学习氛围。

作为新兴技术产品，人形机器人与科技馆有着天然的联系，科技馆紧跟人形机器人发展的脚步，引入最新的人形机器人进行科普展示。尽管机器人早已是科技馆的常客，但大多以机械体原本的面貌示人，呈现出的更多是金属质感的冰冷部件。人形机器人的到来具有划时代的意义，机器人“变形”成人类的模样，拥有四肢和躯干，有的甚至包裹上了人类的皮囊，受欢迎指数急剧上升。

1 科技场馆人形机器人展示形式分析

人形机器人的每一次发展与升级都为科技馆所关注，国内外科技馆争相邀请最新研发的人形机器人前来“做客”，在吸引观众目光的同时，达到前沿科技产品科普化展示的效果。回顾人形智能机器人在科技场馆中的应用，可大致归纳为以下几个阶段。

1.1 功能性动作展示

在这种形式相对单一的展出人形机器人新功能的展项中，成为观众视觉焦点的与其说是人形机器人，不如说是异化的存在，观众此时的参观心理与去动物园参观动物时的心理无异。作为非人的机器人，观众最初假设它们都是组装起来的金属块，完全没有人类的属性，当看到这样的金属块进行人性化动作时，观众就会报以掌声，如同观看马戏团里经过训练，能够进行表演的动物一样惊奇。

例如，本田开发的新型智能机器人ASIMO在日本科学未来馆向大众的展示中，ASIMO位于一圈防护栏的正中间，展示最新研发出的功能：感知周围人的动作，针对指定提问者的问题进行相应的回答，在回答时，还会不停地使用肢体语言。在展示中，ASIMO还对自己的功能向参观的公众进行说明，如：识别人多聚集的地方，还可以通过传感器瞬间识别到参观公众的举手，然后在没有指示的情况下进行说话等[1]。观众围绕在ASIMO防护栏周围观看展示最新研发出的动作，这种展示形式更像是新产品发布会，给予观众的是机器人能完成的新的类人动作的冲击。

1.2 智能化人机互动

随着科技馆和人形机器人功能的发展，人形机器人在科技馆中的展出方式也发生了新的变化，不再作为陈列式展品为观众所观看，而具有可操作性，能对观众的特定动作做出相应回应。到此阶段，人形机器人不再是摆放在“真空”玻璃橱窗中的冰冷物件，而与周围的布展环境相融合，对周围环境中的刺激做出反应，虽然这些反应同样来自于预先设置好的程序，这些动作程序由观众即兴动作开启，呈现了人机互动的可能性。

2010年，法国Aldebaran机器人公司研发 Nao仿人机器人在上海世博会上以同步舞蹈动作惊艳四座，成为全球瞩目的焦点。同年Nao完成了令人惊异的单口相声表演，精巧的手臂动作是Nao的突出特色。随后，Nao进军教育界，成为联合国STEM（科学、技术、工程和数学）项目中重要的辅助手段，进入校园，向学生展示机器人学和机器人在人类未来生活中扮演的重要角色。Nao目前是学术领域世界范围内运用最广泛的类人机器人，国内多家科技馆在机器人展区中引入了Nao，进行集体舞、踢足球、爬梯子、捡垃圾等表演。除上述既定程序操控下的功能性表演外，Nao精通9种语言，能自由与人类进行语言、肢体和眼神的交流，还能感知人类的情绪，用于帮助治疗自闭症患者。

1.3 模拟人类情感表情

人形机器人要想真正具备人类属性，模拟人类情感表情是至关重要的一环。此阶段的人形机器人有了属于自己的脸孔，不再是一成不变的变形金刚式标志性脸孔，呈现出更加细腻的人脸面部特征，也能通过学习，模仿观众的表情和肢体动作。早在2001年美国麻省理工学院就研发了世界上第一个有类似人类感情的机器人。为了更加精确地表达传递情感，人形机器人也有了性别和年龄之分。

日本科学未来馆“人形机器人：什么是人类？”展示一些我们见过的最真实的人形机器人。机器人的创造者用一种特殊类型的硅胶，看起来像人的皮肤复制身体，并花费数百个小时成型，绘画和手工制作的模型的面部特征的真实副本。日本科学未来馆3个人形机器人包括女播音员机器人，成年女性机器人和儿童机器人。这3个机器人将作为日本科学未来馆的常设展项，机器人与公众的互动有助于研究人员进一步探索机器人。游客可以用这个机器人，做到面对面的交谈，随着时间的推移，研究人员希望，人们会变得更加习惯用机器人进行通信。

2011年在伦敦科学馆中举办的“机器人市”活动中，展示了许多来自欧洲和英国的模拟人类表情的人形机器人，将欧洲的机器人文化带入了英国，体现了机器人设计和技术的最高水平。由欧洲和日本科学家联合研制的儿童机器人iCub身高仅有104厘米，相当于3岁男童的身高，iCub拥有一双大大的圆眼睛和白色的面孔，能爬行和坐立，能模仿儿童的头部和眼睛活动，看到移动的物体，可以用眼睛和手进行跟踪和抓举，惹人怜爱，备受好评。iCub最了不起的地方在于“他”是一个开放的系统平台，能像孩子一样发展自己的认知能力，逐渐掌握自己身体的运动机能以及与外部世界互动的能力，最终实现与他人交流。“概念”机器人拥有精致的人形脸孔，通过与人的交流，他能学习人类的表情，并根据对方的表情，调整自己的表情。“卡斯帕”和iCub的外貌类似，都做成了孩童大小，看上去就像是布偶娃娃，它不能行走，通过与儿童观众的互动，帮助儿童理解情感，通过表情对话教会儿童如何与他人交流。

1.4 机器人剧场

戏剧机器人由英国康沃尔郡公司“工程学艺术”（Engineered Arts）制造，由压缩空气驱动，几乎完全用铝材料制造。戏剧机器人懂得很多简单的对话，它会跟眼前的人打招呼，发出问候语，还会模仿这个人的一系列动作，只需看过一次就能即时准确快速地模仿出来，它的LED眼睛甚至可以表达出不同的情绪和感受，而且加上说出的经典对白以及丰富肢体的动作，整个场面极其绘声绘色。

2010年全球首家机器人剧场出现在波兰华沙，并在华沙哥白尼科学中心、以色列海法国家科技馆（MadaTech）、德国沃尔夫斯堡Phaeno科学中心、加拿大安大略科学中心等多个科技馆中上映其机器人剧目。目前编排的剧目改编自科幻小说和童话故事，剧场负责人表示未来将吸纳更多文学作品进入剧目的编排中，机器人有望成为名副其实的演员，上演经典文学名著甚至电影片段。

国内科技馆机器人剧场的概念尚未成型，部分科技馆中的机器人表演形式更多的偏向于机器人秀场，演出的剧目，从歌舞到小品，内容繁多，例如：南京科技馆机器人的“千手观音”表演，上海科技馆的机器人小剧场的机器人广播体操、劲爆舞蹈、“太极功夫”表演，甚至劲舞“江南style”，中国科技馆的机器人乐队指挥，仿人形机器人手持指挥棒指挥乐队一曲接一曲地演奏各种乐曲。这些机器人表演虽然具备“剧场”的形式，但实质上还是事先通过编程控制的、既定程序操控下的受控重复性动作，展出的关注度和反响不错，但如果可以更进一步实现机器人的自主式演出，相信会更加精彩。

与这种常见的机器人表演秀不同，华沙哥白尼科学中心机器人剧场剧目的选择兼具科学教育和科技哲学的双重内涵，具有科幻小说戏剧化的特点，内容寓意深刻，引发观众对未来世界中机器人与人类共存问题的哲学思考。这是人形机器人在科技馆中展出的比较理想的形式。目前戏剧机器人在波兰华沙哥白尼科学中心机器人剧场展中上演以下两个剧目。

1.4.1 空抽屉的秘密/四维空间的鬼魂

该剧改编自19世纪Edwin A. Abbott的短篇小说《平面国--多维度的爱情故事》。来自平面国的正方形开始了走向第三维度的旅行。现在我们看来司空见惯的立体事物都让正方形惊讶不已，就如同我们面对四维空间一样好奇。表演致力于讲述关于这些多维世界的故事，舞台上两个戏剧机器人扮演两个年轻人：多米克和佐思娅，它们在寻找一只“消失的”钢笔，在埃德温叔叔（由工作人员扮演，角色定位为观众的良师益友）的陪同下，观众开启多维世界的旅行，帮助他们找寻这只钢笔。埃德温叔叔善于思考，并回答观众关于空间特性和维度的种种问题。这个剧目面向中小学生，具有教育意义，戏剧机器人的表演准确到位，通过视觉冲击和简练的对话帮助观众理解空间维度概念。

1.4.2 菲利斯王子和克里斯特公主

该剧改编自波兰作家Stanis aw Lem的同名小说，收录在《机器人故事集》中。勇敢的机器人王子菲利克斯爱上了美丽的克里斯特公主。但是，尽管克里斯特公主本人也是机器人，但是她却对人类情有独钟，拒绝一切机器人的追求。这种异常的偏好 来源于机器人世界最大的秘密，人类是机器人文明最大的敌人。但是，菲利斯王子不畏艰险，伪装成人，追求克里斯特公主。机器人之恋映射了人类的历史，从生命起源到宇宙探寻。黑色幽默贯穿始终，发人深思，反省当今人类现状。该剧将童话寓言故事和当代科学技术相结合，幽默诙谐，又不失深度，引人思考。发，科技的进步在科技馆中得到了有力的见证。未来的人形机器人将具备更加强大的功能，并具备认知学习能力，能更好地学习积累人类的情感体验，带给观众更加精彩细腻的戏剧演出。观众有一天一定会为机器人演员精湛的演技所折服，同时思考如何与这些高度智能化的人形机器人共存共处。

相关学者曾指出，科技馆通常以静态工艺品形式展出技术系统，但是机器只有在与人的互动中才能体现出其价值[2]。机器人如何在科技馆中展出，如何让观众安全操作机器人确实是个值得科技馆思考的问题，但是机器人对于科技馆的重要性值得我们对上述问题加以深刻思考与探究。在当今世界，科技馆若不能引发观众思考人与新兴技术产品对社会的影响之间的关系，那它就没能履行其使命，不久就会被这个时代所遗忘[3]。笔者认为机器人剧场和机器人主题展是当下与人形机器人的发展相匹配的展出形式，人形机器人的迅猛发展决定着其展示形式已经不能是简单的陈列展示或操作式互动，人形机器人应该拥有更加宽广的舞台，让其施展“才华”，得到更多关注，科技馆有责任让更多观众有机会接触、观看机器人表演或在主题展中参与相关互动活动。

2 结语与展望

机器人反客为主，扮演起了舞台的主角，热情地邀请观众前来观看演出。至此，人形机器人在科技馆中的科普应用达到了新的高度，机器人仿佛具备了自己的情感、思维，上演着一幕幕观众并不熟知的新戏。机器人不再是被物化的他者或客体，而是与观众平等的演员，不再简单模仿观众的动作或模拟观众的情绪，而是通过剧情的跌宕起伏牵动观众的心弦，主宰观众的情绪。

机器人的主人公意识不仅局限于剧场表演，在一系列机器人主题展中，机器人早已跃跃欲试，充当主角。2012年澳大利亚Scitech科学中心举办“科幻小说，科学未来”展，把以往仅存在于科幻作品中的瞬间移动、隐形、读心术变为现实。用思维操纵物体移动；用双眼绘制图像；观看增强现实；人形机器人模仿你的一举一动，分析你的情感表情并模仿之；绘制你想象中的房屋、交通，甚至我们地球未来的形状；使用有机合成的电脑部件合成机械人，自己设计增强现实机器人；对未来世界可能遇到的道德困境做出决策，例如佩戴身份芯片等问题。这种机器人主题展已经超越了人与机器人的物理接触，涉及更多社会、心理层面的人机交互，是未来机器人展的一大趋势。

综上所述，人形机器人在科技馆中扮演者日益重要的角色，从最早的陈列展品，到充当导游、讲解员的服务机器人，到模仿观众动作、表情的搞怪机器人，再到仿佛拥有思维情感的戏剧机器人，催化这些展示功能一步步升级的源动力是各种新型人形机器人的研制与开

[1]日科学未来馆向公众展出智能机器人"ASIMO"[J]. 工业设计，2013，08：62.

[2]Alex Polishuk， Igor Verner， Yona Klein，Elad Inbar， Ronen Mir， Irit Wertheim，The Challenge of Robotics Education in Science Museums[J]，International Journal of Robots， Education and Art(IJREA)，vol2.issue1.3，pp. 54-62，2012.

[3]Breazeal C.， Brooks A.， Gray J.， Hancher M.，McBean J.， Stiehl W.D.， Strickon J.， Interactive Robot Theatre[J]， Communications of the ACM， vol.46， no. 7， pp. 76-85， 2003.

[4]Chatley A.R.， Dautenhahn K.， Walters M.L.， Syrdal D.S.，ChristiansonB.，Theatre as a discussion tool in human-robot interaction experiments. A pilot study[C]， In Proceedings of the International Conference on Advances in Computer-Human Interactions， pp. 73-78， 2010.

[5] Alexander E.P.， Alexander M.， Museums in Motion: An Introduction to the History and Functions of Museums[M]，American Association for State and Local History Book Series， USA， 2008.

[6] Hudson K.， Museums of Influence[M]，Cambridge University Press， 1987.

[7]李跃辉.人形机器人在机器人教育活动中的应用[J].实验教学与仪器，2013（Z1）：125-126.