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1.机器人的知识
大熊猫
学 名:Ailuiopodidae melanoleuca
别 名:花熊,华熊,竹熊,花头熊,银狗,大浣熊,峨曲,杜洞尕,执夷,貊,猛豹,猛氏兽,貘,食铁兽,猫熊,大猫熊,熊猫,貔貅,白熊,黑白猫
英文名:Giant Panda
拼音:dà xióng māo
法语名:panda géant
分类
杂食类 (Carnivora)熊科(Ursidae)大熊猫亚科(Ailurinae)
大熊猫的分类地位一直有较大争议,大熊猫的祖先是拟熊类演变而来的始熊猫。现在国际上普遍接受将它列为熊科、大熊猫亚科的分类方法,目前也逐步得到国内的认可。国内传统分类将大熊猫单列为大熊猫科。
濒危等级
CITES:附录I
IUCN:濒危
国家重点保护等级: 一级
中国濒危动物红皮书等级: 濒危
外形特征
大熊猫体型肥硕似熊,但头圆尾短,头部和身体毛色黑白相间分明。其体长120~180厘米,尾长10~20厘米,白色,体重60~110千克。头圆而大,前掌除了5个带爪的趾外,还有一个第六趾。躯干和尾白色,两耳、眼周、四肢和肩胛部全是黑色,腹部淡棕色或灰黑色。
分布范围
大熊猫生活在中国西南青藏高原东部边缘的温带森林中,竹子是这里主要的林下植物。我国长江上游向青藏高原过渡的这一系列高山深谷地带,包括秦岭、岷山、邛崃山、大小相岭和大小凉山等山系。秦岭山系分布于南麓,主要分布的县是佛坪,一般分布的县是洋县,仅有少量分布的县有太白、宁陕、周至、留坝、宁强等。岷山系除甘肃文县为一般分布外,其余都分布于四川。在四川主要分布的县有平武、青川和北川等三县,一般分布的有九寨沟县、松潘、茂县等县,少量分布的县有安县、绵竹、彭州、什邡和都江堰市。邛崃山系主要分布的县有宝兴、汶川和天全等,一般分布的县有大邑和芦山,仅少量分布的县有邛崃、崇州、康定、泸定等。大小相岭除洪雅和冕宁为一般分布县外,仅有少量分布的县有荥经、石棉、汉源、九龙等。大小凉山除马边、美姑和越西有一定数量外,仅有少量分布的县有甘洛、峨边和雷波等。
目前野外到底有多少只大熊猫?这是一个很难回答的问题!居住在高山区陡坡的密竹林中,大熊猫的统计成为一项很艰苦的工作。在七十年代和八十年代曾经有过两次调查,估计野外有约1000只大熊猫,这个数字可能偏低。大熊猫分布区域内共有37个县,若按主产、一般和少量划分,主产县每县约有100只左右,共有7个县;一般产县每县约50只以上,共11个县;少产县每县常在50只以下,计有19个县。据此推算,大熊猫野生数量总计约有一千余只,圈养的数量约为100只。大熊猫的净生殖率为1.06740002,种群增长缓慢。根据国家林业局2006年的调查,目前全国有野生大熊猫1596只,圈养数量161只。大熊猫是熊科家族中最为珍稀,也是受到最大生存威胁的哺乳动物之一。20世纪八十年代调查统计的栖息地的面积约为13000平方公里。根据国家林业局2005年调查报告,现在已经确认将大熊猫秦岭种群认定为大熊猫新亚种。秦岭大熊猫和四川大熊猫在地域上已经分隔5万年之久,外形上秦岭大熊猫头部较圆。目前秦岭大熊猫的数量有273只。在秦岭山区,在黑白色大熊猫中发现过棕色大熊猫。
生活环境
大熊猫栖息于长江上游各山系的高山深谷,为东南季风的迎风面,气候温凉潮湿,其湿度常在80%以上,故它们是一种喜湿性动物。它们活动的区域多在坳沟、山腹洼地、河谷阶地等,一般在20°以下的缓坡地形。这些地方土质肥厚,森林茂盛,箭竹生长良好,构成为一个气温相对较为稳定、隐蔽条件良好、食物和水源都很丰富的优良食物基地。居住于海拔2400~3500米的高山竹林中。其生活环境湿度很大,温差也比较大。
生活习性
除发情期外,常过着独栖生活,昼夜兼行。巢域面积为3.9~6.4km2不定,个体之间巢域有重叠现象,雄体的巢域略大于雌体。雌体大多数时间仅活动于30~40公顷的核域内,雌体间的核域不重叠。食物主要是高山、亚高山约50种竹类,偶食其它植物,甚至动物尸体。日食量很大,每天还到泉水或溪流饮水。
野外生活的大熊猫,平均寿命约为15岁,性成熟期是6.5~7.5岁,多在4月发情。一般于当年9月初在古树洞巢内产仔,每胎多产1仔,偶尔也产2仔。刚出生的大熊猫幼崽只有25克,一个月左右的熊猫幼仔长出黑白相间的毛,体重约有1公斤,但仍不能行走,眼不能感光。三个月的幼仔开始学走步,视力达到正常。半岁后的幼仔体重已达13公斤左右,它可以跟着母亲,学吃竹子,还要吃些奶补充营养,同时开始学习野外生存的本领。满一岁时幼仔已长到40公斤左右,到一岁半时体重可达50公斤以上,这时熊猫幼仔才开始独自生活。
野外大熊猫雌雄性比约为1:1。
至危因素
1、森林伐。大熊猫栖息地每年的伐面积达到至少1万公顷。其栖息地每年以大约2.5 平方千米的速度在消失(Kleiman et al,1991年)。近30多年来,陕、甘、川三省大熊猫分布区内人口倍增,已达43万余人,大型森工企业自1950~1985年共达27个(不含县属伐木场),伐的森林核实面积为42万多公顷,年均伐木面积为2万多公顷,致使栖息地由70年代初的31,450平方千米,经过15年后,已锐减至13,921.52平方千米,减少面积达17528.48平方千米,占原栖息地的56%,并造成6个伐区内熊猫消失,10个伐区内仅残存极少数熊猫,种群数量急剧下降;
2、捕捉过多。如在解放前汶川县草坡,英、美等西方国家,在那时收购、捕捉活体达20多只(猎杀者在外),致使那里的大熊猫种群,迄今已逾50余年,数量仍然很少,且尚未恢复。又如宝兴县从1963年迄今,仅在一个县内,捕捉的大熊猫就达113只以上。从50年代中期开始,从野外捕捉的熊猫已超过240只到国内外展出,其中又集中在宝兴110余只,平武60余只,致使这两个县种群结构被破坏,数量大幅度下降。根据大熊猫生命表分析,它们一个世代约需12年,种群增长很慢,如果大量捕捉,即使在保护得好的情况下,也需要几十年才能恢复;
3、近些年来,盗猎、走私大熊猫皮张标本尚时有发生;
4、大熊猫种群分布在25个以上岛状隔离的生境中。这些隔离的生境区大小为205平方千米(30~2384km范围),其中大多数(67%)的面积少于350km2。这种种群的孤立和分割则是长期威胁其种群的重要因素,小群体的近交衰退现象将降低繁殖力、幼体成活率以及对疾病的抵抗能力。最终"岛状"成员将消失。据潘文石等对秦岭熊猫种群的遗传分析,那里有200余只大熊猫,可构成一个约90只的繁殖群体,其世代杂合率递减率为0.54%,经过12代后即140年后,每个成员都将有1/8的基因相同,相当于表(堂)兄妹的亲缘关系;
5、由于人类活动范围扩大,大熊猫被迫退缩于山顶,竹种十分单纯,一遇竹子开花,将无回旋余地,仅15年岷山地区箭竹开花,死亡达138只以上;80年代邛崃山冷箭竹大面积开花,灾后发现大熊猫尸体108具,抢救无效死亡33只,共计141只;
6、在大熊猫栖息地存在未经允许的矿产开发、污染以及矿工的伐树和捕猎也是威胁之一。
7、大熊猫一生才生几个后代,一般每两年才繁衍一次,一胎只会生两只小熊猫而且雌熊猫没有精力全部养活它们。
物种历史
大熊猫是一种有着独特黑白相间毛色的活泼动物。它的拉丁名:Ailuropodamelanoleuca,指的就是它黑白相间的外表。大熊猫的种属是一个争论了一个世纪的问题:它究竟是属于熊科,或象小熊猫一样接近浣熊科,还是自成一种?最近的DNA分析表明,大熊猫属于熊科,代表了熊科的早期分支。成年熊猫长约120~190厘米,体重85到125公斤。独特的特征包括:大而平的臼齿,它的一根腕骨已经发育成了"伪拇指"这都是为了适应以竹子为食的生活。与其他六种熊类不同,大熊猫和太阳熊都没有冬眠行为。
化石显示,大熊猫祖先出现在2~3百万年前的洪积纪早期。大熊猫的栖息地曾覆盖了中国东部和南部的大部分地区,北达北京,南至缅甸南部和越南北部(夏勒,1993年)。化石通常在海拔500~700米的温带或亚热带森林发现。大熊猫栖息地的巨大变化近代才发生。近几百年中国人口激增和占用土地,很多栖息地消失了。以前,大熊猫曾经生活的在低山河谷,现在已经成了居民点。大熊猫只能生活在竹子可以生长的海拔1200~3400米之间。
食物特性
大熊猫的食谱非常特殊,几乎包括了在高山地区可以找到的各种竹子,大熊猫也偶尔食肉(通常是动物的尸体)。大熊猫独特的食物特性使它被当地人称作"竹熊"。竹子缺乏营养,只能提供生存所需的基本营养,大熊猫逐步进化出了适应这一食谱的特性。在野外,除了睡眠或短距离活动,大熊猫每天取食的时间长达14个小时。一只大熊猫每天进食12~38公斤食物,接近其体重的40%。大熊猫喜欢吃竹子最有营养,含纤维素最少的部分,即嫩茎,嫩芽,和竹笋。大熊猫栖息地通常有至少两种竹子。当一种竹子开花死亡时(竹子每30~120年会周期性地开花死亡),大熊猫可以转而取食其他的竹子。但是,栖息地破碎化的持续状态增加了栖息地内只有一种竹子的可能,当这种竹子死亡时,这一地区的大熊猫便面临饥饿的威胁。
圈养及社会行为
"繁殖困难"被作为新闻标题来描述大熊猫的繁殖状况。但是,野外的研究表明虽然大熊猫在圈养状态下寿命更长,但野外的繁殖成功率更高。在野外,成年熊猫不论雄雌都参与繁殖。雌性可以和几只争偶的雄配,同时一只雄性会寻找处于发情期的不同的雌性。交配的季节在春季三至五月份,通常不超过2~4天。怀孕期大约为5个月。野外偶尔会有孪生的情况出现,但是雌性熊猫一般只喂养一只幼崽。圈养种群中,孪生的情况较多。分娩之前,雌性个体寻找空树的根部和洞穴生产。它在这种庇护所里和附近要呆上三个月,用它宽大的手掌小心地照料幼崽。大熊猫的幼崽出生时非常小,通常只有100~200克,大概只有母熊重量的1/900。在大熊猫幼仔出生几天到一个月之后,母熊猫会把幼仔独自留在洞中或树洞里外出觅食。母兽有时会离开2天或者更长时间。这并不意味它丢弃幼仔,而是养育幼仔过程中很自然的一部分。幼仔在12个月左右开始吃竹子,但是在此之前,它们完全依赖于母亲。野外的幼仔死亡率比圈养要低,约40%左右。
在秦岭地区的长期研究表明大熊猫的繁殖率大概是0.654幼仔/雌性/每年,与北美棕熊的一些自然种群类似
大熊猫是独居动物,每个成体的巢域明确,雄性个体的巢域通常很大,接近30平方公里,一般和多个雌性个体的巢域重叠。当雄性大熊猫在同一巢域相遇时,如发情期在雌性熊猫周围,它们之间有明显的等级,为争偶会导致争斗。占优势的雄性个体有和雌配的优先权,但其它雄性也还有机会。雌性个体在3-4岁时性成熟,雄性个体5岁左右。年轻的雄性个体在等级中位置较低,到7-8岁时才有机会交配。雌性个体从4岁到20岁,通常每2-3年产仔一次。虽然大熊猫唯一的家庭结构只存在母兽和不到一岁半的幼仔之间,大熊猫之间也会通过声音和气味经常交流,即使不是在发情期。大熊猫幼仔在一岁左右断奶,并一直和母亲在一起到一岁半左右,直至母亲再次怀孕。如果母兽未怀孕,幼仔会和母亲一起生活到两岁半,这时母亲将它赶走。独立之后,大多数的幼仔在母亲的附近居住,另一些,尤其是雌性,会远离出生地生活。大熊猫的行为仍需进一步的研究。
圈养大熊猫可以存活30年或更长,但野生大熊猫的寿命通常只在20年左右。
危险时期
14年至16年,是大熊猫生活史中的饥饿年代。成都动物园派出了张安居参加国家林业部的调查队,到平武、青川唐家河、北川小寨子沟调查灾情。调查队员们踩着没膝深的积雪,看见一片片枯黄发黑的竹林,如烧伤的肌肤。最为惊心动魄的是,不断发现熊猫尸体——有的已经腐烂不堪;有的被豺狼们撕碎;有的母子紧抱着,长眠雪谷里。还有一只不到半岁的熊猫宝宝,离妈妈仅一步之遥,但它再也没法吮吸到妈妈的乳汁了,妈妈的生命冻结于回眸一望的瞬间,而小宝宝最后的啼饥号寒之声也被风雪声吞没了。
森林默哀,山风低泣。倔强的汉子们都流泪了。
一个苦涩的数字和着热泪一齐咽下——138只熊猫陈尸山林!
调查队的兽医专家张安居连续解剖了13只熊猫尸体,个个胃腔空无一物,肠子透明发亮,可见其饥饿到何等程度。
与此同时,各地不断将病饿大熊猫送到成都动物园抢救,最多时达到四十多只。那时,成都动物园刚从百花潭搬迁到佛教大庙昭觉寺,一切没有理顺,熊猫的笼子挤向了熊山,挤向猩猩馆,甚至挤向了大殿,挤得菩萨们不得安身。
没有一只熊猫不是皮包骨,有的虚弱得啃食物的力气都没有了。没有一只熊猫体内不生蛔虫,有一只熊猫体内竟有3000多条蛔虫!
爱心与使命感数次战胜了纠缠大熊猫的死神,送到成都动物园的熊猫百分之九十获救。
1983年夏季,灾难再度袭来,岷山和邛崃山系的高山箭竹大面积开花枯萎,500多只熊猫再次大祸临头。
与几年前不同的是,中国结束了“”,国门洞开,熊猫受灾的消息很快传遍全世界。
有一首深情的歌,讲述箭竹开花,熊猫咪咪在挨饿,唤起了无数人的同情心。盛大的募捐活动,迅速热遍全世界。
成都动物园再次成为大熊猫的医疗与救助中心。动物园的老主任何光昕回忆说,我们没日没夜地抢救病饿大熊猫。一只从天全县送来的,后来被起名为“全全”的大熊猫,因觅食从高崖摔下来,头皮裂开,逢了十一针,全靠一勺勺地给它喂流质维系生命。后来,它终于能动弹了,能站立了,能走路了,成为最喜欢与人亲近的熊猫,它牢记着人类的恩情。但是,由于野外的生态环境尚未恢复,康复的大熊猫不能放归山林。于是,迁地保护的战略思路开始形成。
所谓迁地保护,有个举世闻名的成功典范——中国麋鹿十九世纪“流亡”英国,由于得到很好的迁地保护,竟在德机轰炸与二战的动荡中繁衍下来。到了上个世纪八十年代,在中国早已绝种的野生麋鹿从英国又回到了故土。
1986年春节,成都市文化宫在办灯会。已担任成都市园林局局长的张安居,与建设部的郑淑玲司长、省林业厅的胡铁卿处长等人闹中取静,相会八角亭,商量建立“基地”。有两盏灯在大家心中亮着:首先,它的定位,不仅是“饲养场”,更应该是探索大熊猫奥秘的科研机构,向广大群众普及科学知识的大课堂;二是它修建在成都,不仅属于“成都市园林局”,更属于中国。最后,大家敲定了这个日后名扬四海的名字:成都大熊猫繁育研究基地。
大熊猫的天敌
尽管大熊猫与世无争,但在它的栖息领域里,还是有一些与它们为敌的动物,如金猫、豹、豺、狼、黄喉貂等,但是它们主要是袭击大熊猫的幼仔和病弱年老者,因为年轻体壮的大熊猫仍不失食肉祖先的凶猛,遇强不弱,令敌害生畏,。动物园里貌似温顺憨态的大熊猫一旦被激怒,也有伤人发生。
豺 :主要袭击少年大熊猫或病弱老年个体。捕猎绝招是爬上其脊背,先挖眼,后抓肛门将肠拉出,故称“掏狗”;
豹 :袭击少年大熊猫及年老病弱个体;
金猫:常袭击大熊猫幼仔。
从大熊猫生育、成长来看,大熊猫属于逐步走向衰败、十分脆弱的种群,外界条件的恶变会十分敏感得使其种群数量下降,最终导致灭绝。
人工繁殖大熊猫
早在八十年代初,北京动物园某专家曾断言,在人工条件下,繁殖大熊猫难!难!难!三个难字,指的是:授精难、怀孕难、育幼难。
1990年,是基地解决“育幼难”的突破之年。
从野外送到成都抢救的几十只大熊猫康复后,分别送往它们原生地放归,部分调往北京、上海、福州等地的动物园,成都动物园留下了6只,成为“基地”熊猫的“老祖宗”。
老主任李光汉说,在1990年以前,人工繁殖成活率只有33%。究其主要原因是熊猫妈妈生下双胞胎之后,通常只养一只,要丢弃一只。还有个别熊猫妈妈缺乏经验,不会带娃娃。让熊猫妈妈养好双胞胎,让有经验的妈妈能当上缺奶水的娃娃的“奶妈”,是提高成活率,突破“育幼难”的关键。
当时,比较流行的权威说法是,熊猫幼育要绝对安静,人决不能去惊动它。动物园的黑熊、棕熊妈妈生下幼仔后,护仔性特别强。熟悉它们的饲养员送食物也离得远远的,哪怕粪便堆积如山,臭气熏天也不能接近它。如果它受了惊,哪怕闻到一点异味,就会惶恐不安,立刻咬死幼仔。类似的悲剧在小熊猫妈妈分娩后也发生过。
大熊猫会不会像黑熊和小熊猫那样,一有动静就咬死幼仔?这是大熊猫行为学研究上的盲区。
1963年9月14日,第一只人工圈养的大熊猫在北京动物园诞生。那时,何光昕作为北京动物园的工作人员,值了两个月的夜班。他回忆说,那时环境绝对安静,除个别投食的饲养员,任何人不得接近大熊猫母子。真是比伺候“万岁爷”还小心百倍。但是,大熊猫毕竟与黑熊和小熊猫不一样,它应该有自己的“行为学”。不弄清楚熊猫妈妈的行为规律,就无法提高幼仔成活率。大胆接近熊猫妈妈,把丢弃的幼仔拾去人工喂养,又引发两大难题:一是育幼箱保持多高的温度?二是给它喂什么奶?他们沿用人工哺育老虎、狮子幼仔的经验,因陋就简,钉个木箱,在木箱里吊上个灯泡,保持摄氏30度左右的温度,结果幼仔冷得不行,两三天就被冻死了。
1988年,美美生下了双胞胎。饲养员左红、周永珍、胥桂蓉等,把幼仔用小毛巾包起来,紧贴胸脯,轮流用人体温暖小宝宝,效果不错。后来,兽医钟顺隆设法测得熊猫妈妈怀抱的温度——摄氏36至37度。以后,有了自动育婴箱,这就成了“经典温度”。
至于给熊猫幼仔喂什么奶,更是煞费苦心!牛奶、羊奶全试过了,最后尝试用人奶。基地曾派人到医院产房去讨人奶。女工陈秀清刚分娩,奶水足,在熊猫产房隔壁安了一张床,自愿挤出自己的乳汁喂养熊猫小宝宝。
此举,曾让中外专家们感动不已:这是人类向大熊猫幼仔敞开了胸怀,展示出伟大的母爱!
但是,人奶也无法延续熊猫幼仔的生命。经分析,初生幼仔必须吃上妈妈的初乳。那初乳,像绿色的菜汁水,却包涵了人工无法合成的丰富的抗体。只有吃上初乳的熊猫宝宝才有存活的希望。
这意味着,要设法把初生的幼仔乙偷走,让熊猫妈妈先给怀中的幼仔甲喂上初乳,再设法偷甲换乙,让双胞胎能轮流吃上初乳。太冒险了!1989年,饲养员和兽医钟顺隆曾尝试过,将涂过美美尿液的幼仔送入美美怀中时,美美突然发怒,分别踩死一只咬死一只幼仔。这,是不是又触犯了“权威”定下的铁律?
1990年,庆庆生下双胞胎。高兴之余,让何光昕、李光汉二位主任为难,让技术负责人宋云芳、叶志勇犯愁——该怎么办?去年,付出了两只幼仔夭折的惨痛代价,今年还敢试吗?讨论来研究去,只有一条路,不冒险,永远无法前进。在外出差的张安居局长表示支持,再试一试。
饲养员把一盆甜甜的牛奶递到庆庆面前,遮住了它的视线,就在它注视着奶盆时,把一只新生仔给偷出来。庆庆丝毫没有察觉。
新生仔被送进了温暖的育婴箱。等庆庆把怀中的新生仔喂饱了,再趁送食物之时施“调包计”。也许是饲养员太紧张了,也许是庆庆突然有所察觉,饲养员不敢太接近庆庆,把涂了庆庆尿液的新生仔放在地上。新生仔像一只没毛的小耗子,在地上叽叽叫着,蠕动着,引起庆庆的注意。它不明白,刚才还在怀中的娃娃,怎么会爬在地上了。
这时,在外观察的所有的人,心都提到嗓子眼上了。庆庆起身走过去,嗅了嗅地下的娃娃,伸出粉红的舌头舔了舔,然后轻轻把它叼起来。成功了!两只新生仔都吃上了初乳。它们被反复对调,轮流吃母乳和人工合成奶,长得非常健壮。第一次只有两毫升(只有两滴!)的珍贵初乳,成就了一只熊猫的生命。熊猫并不像黑熊、棕熊和小熊猫那样护仔。这一行为学上的新发现,推动了大熊猫人工圈养史上的重大突破!
1992年,大熊猫双胞胎培育的成果,通过了四川省科委组织的重大成果鉴定,先后被评为四川省科技进步一等奖、国家科技进步二等奖、建设部科技成果一等奖。
成都大熊猫繁育研究基地首创的双胞胎育幼技术,很快公布于世,得到广泛的应用。基地还派员去上海、福州、重庆等地的动物园,帮助其解决“育幼难”的问题。
如今,熊猫双胞胎的养育已不成问题。“英雄妈妈”庆庆不仅能养自己生下的双胞胎,还可以帮助其它姐妹哺育幼仔,当好三个、四个幼仔的奶妈。最能干的当数娅娅,除了给自己生的双胞胎喂奶,还帮助不太会当妈妈的蜀兰、奇缘和娇子喂娃娃,做到了“一拖五”。
大家一起帮助大熊猫
大家一起帮助大熊猫斧头山上郁郁葱葱的竹海与森林,形成了与成都市区不同的“小气候”。
在熊猫基地,已形成了适宜人才成长的“小气候”。进入21世纪,一批批高学历的拔尖人才,不断充实熊猫基地的科技队伍。
张安居说,我们这一批六十年代毕业的大学生,年过花甲,知识老化,应当让位给年青一代,把事业推向新的高度。最让我高兴的是,以张志和为代表的一帮年轻人,成为基地的顶梁柱。他们基础扎实,信息灵通,勇于实践,锐意进取,比我们强得多!
生物教师吴先智,擅长制作标本,又擅长科普宣传,被“挖”来做博物馆长,蝴蝶专家赵力,连人带蝴蝶,一起调进基地,办起了蝴蝶展览馆。
基地筹建伊始,***就明确:一个实验室,一个博物馆,决不能少。没有高水平的实验室,基地就只是个喂熊猫的圈养场,解决不了任何实质问题;没有博物馆,基地就只是个看热闹的地方,很多观众永远不知其所以然。于是,攻关,科普,成为基地腾飞的一双翅膀。
走进实验室,走进产房,走进博物馆,处处都能见到青春逼人的一代正挑大梁。侯蓉、沈富军、黄祥明、蓝景超、王成东、王基山等,是各个技术部门的负责人。他们的名字不断出现在基地的光荣榜上,也出现在高水平的学术期刊上。
连续熬夜,精力旺盛,对付难题,功夫扎实。大熊猫超小幼仔51克的繁育成功;越洋帮助亚特兰大动物园的“伦伦”产仔成功——青春,不断创造着奇迹。与美国、英国、日本、西班牙的多项国际合作项目,既是光荣任务也是巨大压力——青春,把重任扛在肩上。
最近,国家重点实验室的项目正在启动。国家把大熊猫科学研究的重点定在斧头山,无非是看上了熊猫基地这一柄“利斧”——只有青春的臂力,才能挥动“利斧”,披荆斩棘。
成都熊猫基地,不仅出熊猫,出人才,还出经验,出理论。二十年来,基地取得科研成果59项,发表论文300多篇,发表学术专著19部。
值得浓墨重彩,大书特书的是两部专著,为大熊猫生物科学树起了里程碑。一部是剑桥大学出版社出版,张安居和英国动物学家戴卫领衔编著的《大熊猫:生物学、兽医学与管理学》,本书从19年签约,历时10年,汇萃了中外专家90篇论文,其中有16篇出自成都大熊猫基地的作者。一部是科学出版社出版,由张志和、魏辅文编著的《大熊猫迁地保护理论与实践》。著名生物学家赵尔宓院士高度评价这本书:“系统地反映了大熊猫迁地保护方面的研究成果,引入了新理论和实用技术,既具有理论指导意义,又兼具了实践指导意义”。
由于近百分之八十的野生大熊猫生活在四川省,成都熊猫基地的成功,对保护大熊猫的意义不言而喻,对于其它的濒危物种的迁地保护,提供了成功的范例。当我们盘点二十年取得的成果时,更向往着基地的未来。
在《汉语大词典》中,是如此解释“基地”一词:基地,作为某种事业基础的地区。
二十年来成都大熊猫繁育研究基地,已经为大熊猫迁地保护事业奠定了基础。基础,只是高楼的地基,飞机的跑道,长诗的开篇,交响乐的序曲。而更辉煌更壮美的画卷正徐徐铺开——基地,将扩大到三千亩,在北郊的广阔土地上将建设一座森林小城“熊猫镇”……当人工培育的种群扩大到一定数量后,将启动野化与放归,为大熊猫种群复壮注入强大的活力,最终让大熊猫家族走向兴旺……
看起来,我们在拯救大熊猫,其实也在拯救自己。当整个成都市被森林竹海包围着,被花香鸟语充溢着,被潺潺流水滋养着,被明媚阳光爱抚着,我们可以自豪地说:多好呵,这是人与熊猫共同的家园。
机器人的知识
在我看来,福特野马 车的价格还是蛮亲民的,与此同时它把跑车该有的东西呈现出来了,有绝对抢眼的造型设计还有驾驶的快乐感,并且还有一定的实用性。福特野马是美系肌肉型跑车的模范,有许多的车迷都非常的喜欢这一款的车。在最近几年里,在销售上福特野马成为国内跑车的冠军,福特野马不但在国内卖的好,在全球销量也是逐渐的在增加。
福特野马刚在中国上市的那一段时间里,有许多的人对低配野马的发动机产生各种的怀疑态度,在大多数人的心中野马就是大排量的标志,正是因为这种原因福特野马反而成为了中国内最热销的跑车之一。首先福特野马有个很长的车头设计并且在引擎盖上有两个孔,这样旁边的车灯就会变得更细,在质感上有不错的视觉效应。野马后排的空间并不是很大但是它后面的泡棉做的非常的棒,坐上去腰部就非常的舒服。它还有一个最棒的地方就是它的十速变速箱。
福特野马虽然在动力上做了一定的修改,但是价格却非常的亲民。虽然看上去是大众的跑车,但是毋庸置疑的是,野马算是小众的跑车。倘若你想要个炫酷的外观、非常强大的动力还有控制性的话,首先福特是个不错的选择。第一福特野马它自生就是比较符合这种的需求,第二福特野马是适合那些追逐个性、舒服度并不是很在意或者对空间没有太多需求的车友们。话不多收,福特野马就是一辆值得选择的车型。
目前情况下,野马的新款车系共有4款,它分别是野马T70售价为6.98-11.58万左右,野马T80售价是8.98-13.98万左右,野马斯派卡售价是5.98-7.58万左右,野马博骏售价是5.78-8.98万左右。其中野马F12、野马F10、野马F99、野马F16现在已经停售了。
现在在经济上来说,能买的起豪车的车友们还是比较少数的,但是现在买车的年轻人,对于汽车的要求也越来越特殊,喜欢跑车也是比较多的,因此在跑车这一方面,野马是吸引了不少人的注意的呢。
20世纪的伟明
随着2001年新年钟声的敲响,人们迈着坚实的步伐跨进了21世纪。站在世纪之交的门槛,回顾过去,展望未来,我们心潮澎湃、思绪万千……
20世纪,人类取得了辉煌的成就,从量子理论、相对论的创立,原子能的应用,脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现,到信息技术的腾飞,人类基因组工作草图的绘就,世界科技发生了深刻的变革。信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、海洋技术、航空航天技术等都取得了重大突破,极大地提高了社会生产力。
机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一,自60年代初问世以来,经历40年的发展已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞生——成长——成熟期后,已成为制造业中不可少的核心装备,世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。特种机器人作为机器人家族的后起之秀,由于其用途广泛而大有后来居上之势,仿人形机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、器人、机器人等各种用途的特种机器人纷纷面世,而且正以飞快的速度向实用化迈进。
人们常常会问为什么要发展机器人?我们说机器人的出现并高速发展是社会和经济发展的必然,是为了提高社会的生产水平和人类的生活质量,让机器人替人们干那些人干不了、干不好的工作。在现实生活中有些工作会对人体造成伤害,比如喷漆、重物搬运等;有些工作要求质量很高,人难以长时间胜任,比如汽车焊接、精密装配等;有些工作人无法身临其境,比如火山探险、深海探密、空间探索等;有些工作不适合人去干,比如一些恶劣的环境、一些枯燥单调的重复性劳作等;这些都是机器人大显身手的地方。服务机器人还可以为您治病保健、保洁保安;水下机器人可以帮助打捞沉船、铺设电缆;工程机器人可以上山入地、开洞筑路;农业机器人可以耕耘播种、施肥除虫;器人可以冲锋陷阵、排雷排弹……
现在社会上对机器人有很多迷惑,有人认为机器人无所不能。这些朋友是从**、电视、中认识机器人的,他们眼中的机器人是神通广大的万能机器,当他们看到现实的机器人时,他们会认为现在的机器人太普通,不能称之为机器人。有人认为机器人是人,形状必须像人,不像人怎么能叫机器人,然而现实中绝大多数的机器人样子不像人,这使很多机器人爱好者大失所望。还有人认为机器人上岗,工人就会下岗,无形中把机器人当成了竞争对手,他们没有想到机器人会为人做许多有益的事情,会推动产业的发展,给人类创造更多的就业机会。
机器人的定义
在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。
机器人指挥
其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。
1886年法国作家利尔亚当在他的《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”(android),它由4部分组成:
1,生命系统(平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等);
2,造型解质(关节能自由运动的金属覆盖体,一种盔甲);
3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态);
4,人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。
1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了大家的广泛关注,被当成了机器人一词的起源。在该剧中,机器人按照其主人的命令默默地工作,没有感觉和感情,以呆板的方式从事繁重的劳动。后来,罗萨姆公司取得了成功,使机器人具有了感情,导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正,终于造反了,机器人的体能和智能都非常优异,因此消灭了人类。
但是机器人不知道如何制造它们自己,认为它们自己很快就会灭绝,所以它们开始寻找人类的幸存者,但没有结果。最后,一对感知能力优于其它机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类,世界又起死回生了。
卡佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象,但人类社会将可能面临这种现实。
为了防止机器人伤害人类,科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”:
1,机器人不应伤害人类;
2,机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;
3,机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。
这是给机器人赋予的性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人:
1,具有脑、手、脚等三要素的个体;
2,具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;
3,具有平衡觉和固有觉的传感器。
礼仪机器人
该定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。
机器人的定义是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素,所以在把机器人理解为仿人机器的同时,也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为:“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方法作为研究对象”。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。”
我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、器人、空中空间机器人、机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。
中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
机器人的分类
关于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。一般的分类方式见表:
分类名称
简要解释
操作型机器人
能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。
程控型机器人
按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人
通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人
不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人
利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人
机器人能适应环境的变化,控制其自身的行动。
学习控制型机器人
机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人
以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、机器人、器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
古代机器人
机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。
机器马车
西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国最早记载的机器人。
春秋后期,我国著名的木匠鲁班,在机械方面也是一位发明家,据《墨经》记载,他曾制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”,体现了我国劳动人民的聪明智慧。
公元前2世纪,亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。
后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其运送军粮,支援前方战争。
1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶,并在大阪的道顿堀演出。
1738年,法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。
写字机器人
在当时的自动玩偶中,最杰出的要数瑞士的钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯。1773年,他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜色绘画,有的拿着鹅毛蘸墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧洲风靡一时。由于当时技术条件的限制,这些玩偶其实是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶,它制作于二百年前,两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐,现在还定期演奏供参观者欣赏,展示了古代人的智慧。
19世纪中叶自动玩偶分为2个流派,即科学幻想派和机械制作派,并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表了《浮士德》,塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”;1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》;1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世;1886年《未来的夏娃》问世。在机械实物制造方面,1893年摩尔制造了“蒸汽人”,“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
进入20世纪后,机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持,一些适用化的机器人相继问世,1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”,并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人,装有无线电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。1959年第一台工业机器人(可编程、圆坐标)在美国诞生,开创了机器人发展的新纪元。
现代机器人
现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。
机器人汽车焊接生产线
自1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。
大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。
另一方面,原子能实验室的恶劣环境要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手。
铆接机器人
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都用这种控制方式。
作为机器人产品最早的实用机型(示教再现)是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形特征迥异,主要由类似人的手和臂组成。
1965年,MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。
机器狗
1967年日本成立了人工手研究会(现改名为仿生机构研究会),同年召开了日本首届机器人学术会。
10年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。10年以后,机器人的研究得到迅速广泛的普及。
13年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人,它是液压驱动的,能提升的有效负载达45公斤。
到了1980年,工业机器人才真正在日本普及,故称该年为“机器人元年”。
随后,工业机器人在日本得到了巨展,日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。
自治潜水器
随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。80年代,将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人,这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用,而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间,水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世,许多梦想成为了现实。将机器人的技术(如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称,这也说明了机器人所具有的创新活力。
机器人的手
机器人要模仿动物的一部分行为特征,自然应该具有动物脑的一部分功能。机器人的大脑就是我们所熟悉的电脑。但是光有电脑发号施令还不行,最基本的还得给机器人装上各种感觉器官。我们在这里着重介绍一下机器人的“手”和“脚”。
机器人必须有“手”和“脚”,这样它才能根据电脑发出的“命令”动作。“手”和“脚”不仅是一个执行命令的机构,它还应该具有识别的功能,这就是我们通常所说的“触觉”。由于动物和人的听觉器官和视觉器官并不能感受所有的自然信息,所以触觉器官就得以存在和发展。动物对物体的软,硬,冷,热等的感觉就是靠的触觉器官。在黑暗中看不清物体的时候,往往要用手去摸一下,才能弄清楚。大脑要控制手,脚去完成指定的任务,也需要由手和脚的触觉所获得的信息反馈到大脑里,以调节动作,使动作适当。因此,我们给机器人装上的手应该是一双会“摸”的、有识别能力的灵巧的“手”。
机器人的手一般由方形的手掌和节状的手指组成。为了使它具有触觉,在手掌和手指上都装有带有弹性触点的触敏元件(如灵敏的弹簧测力计)。如果要感知冷暖,还可以装上热敏元件。当触及物体时,触敏元件发出接触信号,否则就不发出信号。在各指节的连接轴上装有精巧的电位器(一种利用转动来改变电路的电阻因而输出电流信号的元件),它能把手指的弯曲角度转换成“外形弯曲信息”。把外形弯曲信息和各指节产生的“接触信息”一起送入电子计算机,通过计算就能迅速判断机械手所抓的物体的形状和大小。
现在,机器人的手已经具有了灵巧的指,腕,肘和肩胛关节,能灵活自如的伸缩摆动,手腕也会转动弯曲。通过手指上的传感器还能感觉出抓握的东西的重量,可以说已经具备了人手的许多功能。
在实际情况中有许多时候并不一定需要这样复杂的多节人工指,而只需要能从各种不同的角度触及并搬动物体的钳形指。1966年,美国海军就是用装有钳形人工指的机器人“科沃”把因飞机失事掉入西班牙近海的一颗氢弹从七百五十米深的海底捞上来。1967年,美国飞船“探测者三号”就把一台遥控操作的机器人送上月球。它在地球上的人的控制下,可以在两平方米左右的范围里挖掘月球表面四十厘米深处的土壤样品,并且放在规定的位置,还能对样品进行初步分析,如确定土壤的硬度,重量等。它为“阿波罗”载人飞船登月当了开路先锋。
机器人的眼睛
人的眼睛是感觉之窗,人有80%以上的信息是靠视觉获取,能否造出“人工眼”让机器也能象人那样识文断字,看东西,这是智能自动化的重要课题。关于机器识别的理论,方法和技术,称为模式识别。所谓模式是指被判别的或过程,它可以是物理实体,如文字,等,也可以是抽象的虚体,如气候等。机器识别系统与人的视觉系统类似,由信息获取,信息处理与特征抽取,判决分类等部分组成。
机器认字
大家知道,信件投入邮筒需经过邮局工人分拣后才能发往各地。一人一天只能分拣2-3千封信,现在用机器分拣,可以提高效率十多倍。机器认字的原理与人认字的过程大体相似。先对输入的邮政编码进行分析,并抽取特征,若输入的是个6字,其特征是底下有个圈,左上部有一直道或带拐弯。其次是对比,即把这些特征与机器里原先规定的0到9这十个符号的特征进行比较,与哪个数字的特征最相似,就是哪个数字。这一类型的识别,实质上叫分类,在模式识别理论中,这种方法叫做统计识别法。
机器人认字的研究成果除了用于邮政系统外,还可用于手写程序直接输入,办公自动化,银行合计,统计,自动排版等方面。
机器识图
现有的机床加工零件完全靠操作者看图纸来完成。能否让机器人来识别图纸呢?这就是机器识图问题。机器识图的方法除了上述的统计方法外,还有语言法,它是基于人认识过程中视觉和语言的联系而建立的。把图像分解成一些直线、斜线、折线、点、弧等基本元素,研究它们是按照怎样的规则构成图像的,即从结构入手,检查待识别图像是属于哪一类“句型”,是否符合事先规定的句法。按这个原则,若句法正确就能识别出来。
机器识图具有广泛的应用领域,在现代的工业,农业,国防,科学实验和医疗中,涉及到大量的图象处理与识别问题。
机器识别物体
机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息输入系统。根据人识别景物主要靠明暗信息,颜色信息,距离信息等原理,机器识别物体的系统也是输入这三种信息,只是其方法有所不同罢了。由于电视摄像机所拍摄的方向不同,可得各种图形,如抽取出棱数,顶点数,平行线组数等立方体的共同特征,参照事先存储在计算机中的物体特征表,便可以识别立方体了。
目前,机器可以识别简单形状的物体。对于曲面物体,电子部件等复杂形状的物体识别及室外景物识别等研究工作,也有所进展。物体识别主要用于工业产品外观检查,工件的分选和装配等方面。
机器人的鼻子
人能够嗅出物质的气味,分辨出周围物质的化学成分,这全是由上鼻道的粘模部分实现的。在人体鼻子的这个区域,在只有五平方厘米的面积上却分布有五百万个嗅觉细胞。嗅觉细胞受到物质的刺激,产生神经脉冲传送到大脑,就产生了嗅觉。人的鼻子实际上就是一部十分精密的气体分析仪。人的鼻子是相当灵敏的,就算在一升水中放进二百五十亿分之一的乙硫醇(就是一种特殊的具有异常臭味的化学物质),人的鼻子也能够闻出来。
机器人的鼻子也就是用气体自动分析仪做成的。我国已经研制成功了一种嗅敏仪,这种气体分析仪不仅能嗅出丙酮、氯仿等四十多种气体,还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死亡的一氧化碳(也就是我们通常所用的煤气)。这种嗅敏仪有一个由二氧化锡,氯化钯等物质烧结而成的探头(相当于鼻粘模)。当它遇到某些种类气体的时候,它的电阻就发生变化,这样就可以通过电子线路做出相应的显示,用光或者用声音报警。同时,用这种嗅敏仪还可以查出埋在地下的管道漏气的位置。
现在利用各种原理制成的气体自动分析仪已经有很多种类,广泛应用于检测毒气,分析宇宙飞船座舱里的气体成分,监察环境等方面。
这些气体分析仪,原理和显示都和电现象有关,所以人们把它叫做电子鼻。把电子鼻和电子计算机组合起来,就可以做成机器人的嗅觉系统了。
机器人的耳朵
人的耳朵是仅次于眼睛的感觉器官,声波扣击耳膜,引起听觉神经的冲动,冲动传给大脑的听觉区,因而引起人的听觉。机器人的耳朵通常是用“微音器”或录音机来做的。被送到太空去的遥控机器人,它的耳朵本身就是一架无线电接收机。
人的耳朵是十分灵敏的。我们能听到的最微弱的声音,它对耳膜的压强是每平方厘米只有一百亿分之几公斤。这个压强的大小只是大气压强的一百亿分之几。可是用一种叫做钛酸钡的压电材料做成的“耳朵”比人的耳朵更为灵敏,即使是火柴棍那样细小的东西反射回来的声波也能被它“听”的清清楚楚。如果用这样的耳朵来监听粮库,那么在二到三公斤的粮食里的一条小虫爬动的声音也能被它准确地“听”出来。
用压电材料做成的“耳朵”之所以能够听到声音,其原因就是压电材料在受到拉力或者压力作用的时候能产生电压,这种电压能使电路发生变化。这种特性就叫做压电效应。当它在声波的作用下不断被拉伸或压缩的时候,就产生了随声音信号变化而变化的电流,这种电流经过放大器放大后送入电子计算机(相当于人大脑的听区)进行处理,机器人就能听到声音了。
但是能听到声音只是做到了第一步,更重要的是要能识别不同的声音。目前人们已经研制成功了能识别连续话音的装置,它能够以百分之九十九的比率,识别不是特别指定的人所发出的声音,这项技术就使得电子计算机能开始“听话”了。这将大大降低对电子计算机操作人员的特殊要求。操作人员可以用嘴直接向电子计算机发布指令,改变了人在操作机器的时候手和眼睛忙个不停而与此同时嘴巴和耳朵却是闲着的状况。一个人可以用声音同时控制四面八方的机器,还可以对楼上楼下的机器同时发出指令,而且并不需要照明,这样就很适宜于在夜间或地下工作。这项技术也大大加速了电话的自动回答,车票的预定以及资料查找等服务工作的自动化实现的进程。
现在人们还在研究使机器人能通过声音来鉴别人的心理状态,人们希望未来的机器人不光能够听懂人说的话,还能够理解人的喜悦,愤怒,惊讶,犹豫和暧昧等情绪。这些都会给机器人的应用带来极大的发展空间。
没有机器人,人将变为机器
随着社会的发展,社会分工越来越细,尤其在现代化的大生产中,有的人每天就只管拧同一个部位的一个螺母,有的人整天就是接一个线头,就像**《摩登时代》中演示的那样,人们感到自己在不断异化,各种职业病开始产生。于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作。于是人们研制出了机器人,代替人完成那些枯燥、单调、危险的工作。由于机器人的问世,使一部分工人失去了原来的工作,于是有人对机器人产生了敌意。“机器人上岗,人将下岗。”不仅在我国,即使在一些发达国家如美国,也有人持这种观念。其实这种担心是多余的,任何先进的机器设备,都会提高劳动生产率和产品质量,创造出更多的社会财富,也就必然提供更多的就业机会,这已被人类生产发展史所证明。任何新事物的出现都有利有弊,只不过利大于弊,很快就得到了人们的认可。比如汽车的出现,它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意,还常常出,给人类生命财产带来威胁。虽然人们都看到了汽车的这些弊端,但它还是