幾個世紀以來，人類一直對機器人這一概念痴迷不已——從古代的石傀儡故事到現代科幻小說，我們時刻想像著以機械方式重現自身。儘管「機器人（robot）」一詞由卡雷爾-恰佩克（Karel Capek）創造首次誕生於1921年，但人類早在公元前四世紀就致力於創造自動化機器。
如今，機器人已經被廣泛應用於各個行業，幫助人類製造車輛及各種機械。根據國際機器人聯合會（ International Federation of Robotics）統計，2015年全球工業機器人總量高達163萬臺，且這一數字每年都在穩步增長。讓我們一起來回顧機器人技術自公元前四百年的早期發展到如今全球化資源的簡史。
古代機器人：阿基塔斯的鴿子，西比烏斯的漏壺...
機器人的最早起源可以追溯至古希臘時期。亞里斯多德是最早想到自動化工具的偉大思想家之一，從那時起，他便開始考量這些工具將給整個社會帶來怎樣的影響。
公元前四百年，第一臺自動機由來自塔倫圖姆（義大利城市）的阿基塔斯設計，今天他被認定為數學力學之父。阿基塔斯的鴿子是一架蒸汽動力的自動飛行器，其木質結構基於鴿子的解剖結構，且包含一套用於產生蒸汽的密閉鍋爐。蒸汽的壓力最終會超過其物理結構的重量，從而使這架機器小鳥能夠順利飛行。
圖：來源Marie-Lan Nguyen
公元前二百五十年，西比烏斯創造了一臺漏壺或者說水鍾，這是一架能夠自主運行的精巧自動機。儘管世界各地的傳統水鍾早在數個世紀前就已經陸續湧現，但希臘與羅馬的發明家們開始更新時鐘的基本設計——包括鐘錶、鍾鈴與移動雕像等。西比烏斯的設計將撞子首次放到鍾鈴之上，從而形成了第一架鬧鐘——這也成為早期自動機設計當中的一大典範。
然而，嘗試機器人技術的絕不只有古希臘人與羅馬人。在關於中國古代自動機的記載當中，我們可以看到公元前三世紀撰寫的《列子》提到，曾經出現一臺能夠為周穆王表演歌舞的機器人。根據描述，這臺機器人是由一位名叫嚴實的發明家使用木材與皮革製造而成。
圖：來源King muh
11世紀到15世紀：人形自動機與達文西的騎士
自主技術的發展一直延續至11世紀，並在世界各地開花結果。這一時期，最重要的發明家之一正是加扎利（ Ismail al-Jazari）——身處伊斯蘭教黃金時代的工程師與數學家。據悉，加扎利創造出了分段齒輪，並被廣泛認定為機器人之父。他的眾多機器人作品皆依靠水力驅動，並藉此產生了自動門扉與負責為客人續杯的人形自動服務員。
達文西個人的後期研究明顯受到了加扎利的影響。1495年，這位義大利著名藝術家與畫家設計出一臺具備自主能力的騎士，其中包含一系列滑輪與齒輪，且能夠完成移動手臂、下巴甚至是坐起等動作。這臺人形機器人被融入達文西在人體解剖學方面的諸多發現。而作為達文西的資助者，米蘭公爵洛多維科-斯福扎爾（Lodovico Sforza）將這臺騎士機器人用作聚會上的助興項目。
圖：來源Erik Mller
16世紀到18世紀：飛行機器人與音樂機器人
為娛樂性目的而設計的機器人在16世紀到18世紀變得更為流行。儘管以娛樂為初衷，但這些機器人的設計仍然相當精巧，且其中使用的眾多技術為後來更為複雜的機器人方案奠定了基礎。
其中之一正是由德國數學家約翰內斯-穆勒-馮-哥尼斯堡（Johannes Müller von Knigsberg，又名雷喬蒙塔努斯）所製造的鷹。有文獻記載其誕生於16世紀30年代，由木頭及鐵製成，但具體工藝至今無人知曉。1708年，作家約翰-維爾金斯（John Wilkins）撰寫了一篇關於該機器鷹的文章，宣稱其能夠成功飛向普魯士皇帝，並返回雷喬蒙塔努斯手中。也正因為如此，他亦被視為飛行機器人的首創者。
這一時期的另一位關鍵人物為沃康松（Jacques de Vaucanson）。1973年，沃康松創作了長笛演奏者。這是一臺真人大小的類人機器人，能夠通過長笛演奏12疾步 同樂曲。該機器人利用一系列波紋管實現「呼吸」，此外口部與舌頭設計能夠改變氣流以演奏樂器。
但沃康松最引人注目的成就當數其「覓食鴨」（Digesting Duck）。這隻鴨子不僅能夠進食，還能夠下蛋，而且其被視為第一臺採用橡皮管設計的機器「人」。
19世紀：棋類機器人與早期語言實驗
19世紀，自動機器人開始成為一種奇譚性質的神秘造物，並令全世界民眾為之著迷與雀躍。當時流行的一種機器人為棋類機器人，其中最著名的當數「土耳其行棋傀儡（The Turk）」，由沃爾夫岡-馮-肯佩倫（Wolfgang von Kempelen）創作於十八世紀七十年代。1854年，該機器人開始巡迴展出。雖然看似是一臺能夠下棋的機器人，但最終真相被曝光——一位藏在盒中的棋手配合演出了這場騙局。
儘管土耳其行棋傀儡是個騙局，但其主旨思想仍為真正的西洋棋機器人帶來了靈感，並最終推動後者於二十世紀初登上歷史舞臺。
另一臺同樣誕生於十九世紀的非凡機器則是貨真價實的技術成果——這就是「歌雀（Euphonia ）」。這是一臺會說話及歌唱的機器人，其採用一種早期的文本到語音技術。歌雀由奧地利數學家及發明家喬瑟夫-費伯（Joseph Faber）一手打造。這臺機器將一張人形女性面孔與鍵盤相連，其面部的嘴唇、下巴與舌頭可進行控制。其發聲裝置由一部風箱外加象牙簧片構成，音調與口音可通過鼻子上的螺絲進行調節。
歌雀是費伯25年發明歷史中的巔峰之作，並於1846年首次向觀眾展示。遺憾的是，維多利亞時代的觀眾們對這部機器茫然的眼神與令人毛骨悚然的聲音表示不安，因此其很快就被遺忘在歷史的長河之中。
20世紀早期：El Ajedrecista、Eric與Gakutensoku
儘管土耳其行棋傀儡被證明只是一場騙局，但二十世紀初第一臺真正的象棋機器人終於成功誕生。1912年，由Leonardo Torres y Quevedo創造的El Ajedrecista（直譯為『棋手』）成為首臺真正的西洋棋機器人，亦被一些人認為是視頻遊戲的先驅。這臺設備能夠與人對弈，並通過電路外加一套磁鐵系統實現棋子移動。其在1914年的巴黎世界博覽會上首次亮相，並很快引起巨大的轟動並備受讚譽。
圖：來源MdeVicente
1928年，英國的第一臺機器人Eric問世。Eric由工程師Alan Reffell與一戰老兵William Richards上尉共同創造。其由兩人進行操作，頭部與手臂能夠移動，並通過無線電信號進行通話。根據報導，其動作系統由一系列齒輪、繩索與滑輪實現控制，且口中能夠噴出火花。為了向Karel Capek於1921年創作的劇作《Rossumovi Univerzální Roboti》致敬，Eric胸口還刻有R.U.R.字樣。
第二年，日本首臺機器人Gakutensoku初次亮相。Gakutensoku由生物學家西村真琴（Makoto Nishimura）於1929年創作完成，其身高超過7英尺（2.1米），可通過齒輪與彈簧運動改變面部表情。除此之外，Gakutensoku最偉大的成就在於其能夠書寫漢字。遺憾的是，這臺機器人在德國巡演時不慎丟失。
20世紀40年代：阿西莫夫機器人定律與首套人工神經網絡
上世紀二十年代，「機器人」一詞首次出現。但直到艾薩克-阿西莫夫（Iassac Asimov）於1942年出版短篇小說《環舞（Runaround）》之後，機器人學的概念才正式誕生。在小說當中，阿西莫夫提出了其著名的機器人三定律——機器人不能傷害人類、機器人必須服從人類的命令、機器人必須保護自稱噯威脅——但前提是不會違反前兩項定律。以往這些定律是虛構的，但其為關於機器人及自主技術的眾多倫理問題提供了基礎，且時至今日仍被廣泛提及。
二十世紀四十年代，第一套人工神經網絡正式誕生。1943年，Warren McCulloch與Walter Pitts創造出一套採用電路構建而成的基礎神經網絡，旨在更好地理解神經元如何在大腦當中運作。隨著人工神經網絡的出現，他們的實驗為後來具備複雜行為能力的自主機器人的誕生鋪平了道路。
1948年與1949年，William Grey Walter就創造出兩臺這樣的複雜唑——Elmer與Elsie。這兩臺暱稱為「烏龜」的機器人能夠對光線作出反應，並在電池電量不足時自行前往充電站。
20世紀50年代：圖靈測試與尤曼特
機器人發展史上的另一個裡程碑出現在1950年，當時阿蘭-圖靈闡述了他設計出的人工智慧測試思路。圖靈測試已經成為人工智慧的衡量基準，旨在衡量機器智能與人類智能是否等同——或者說已經達到無法區分的程度。從最根本的角度來看，圖靈測試的目標在於確定機器是否具備思考能力。這一測試方案為1965年達特茅斯學院建立人工智慧提供了必要的框架。
上世紀五十年代還出現了第一款工業機器人——尤曼特。尤曼特專利由George Devol於1954年提出，其能夠利用一條機械手臂運送壓鑄件並將其焊接到位。這一革命性的成果將永遠改變製造業的面貌。
圖：來源UL Digital Library
20世紀60年代：工業機器人革命
1961年，Devol獲得尤曼特的專利之後，機器人開始在工業環境中迅速普及。同年，通用汽車公司在其新澤西州裝配上安裝了尤曼特。在此舉獲得成功之後，通用汽車在1966年開始將其全面引入正式生產線。
上世紀六十年代，Devol機器人工業部門的核心理念迎來了一系列創新與擴展。1968年，麻省理工學院人工智慧實驗室聯合創始人Marvin Minsky發明了一種「觸手式機械臂」——這是一條由液壓裝置驅動的12節機械卑躬屈節，可通過操縱杆實現控制。Minsky的這一造物能夠輕鬆繞過障礙物，而這項研究亦為今年出現的各類柔性機器人技術創新鋪平了道路。
1969年，Victor Scheinman發明了斯坦福機械臂——這條機器人手臂被認為是最早利用計算機控制的機器人之一。如同利用磁鼓操作的尤曼特一樣，斯坦福機械臂同樣代表著巨大的突破。其包含六個關節點，且由史丹福大學人工智慧實驗室獨立完成。儘管主要用於教育目的，但這條手臂的出現標誌著計算機控制型工業機器人領域已經出現重大突破。
圖：來源Gildardo Sánchez/Flickr
20世紀70年代：WABOT-1、工業創新與太空機器人
上世紀七十年代初，世界上第一臺擬人化機器人WABOT-1問世。WABOT-1為1967年WABOT項目的後續成果，由東京早稻田大學的加藤一郎（Ichiro Kato）創造。WABOT-1擁有一套視覺與肢體控制系統，可實現自主導航與自由移動，甚至能夠測量物體間的距離。其手產具有觸覺傳感器，因此能夠抓住並搬運物體。其智力與18個月大的人類基本相當，這標誌著人形機器人技術開始出現裡程碑式進展。
上世紀七十年代，工業機器人技術還帶來更多發展成果。1973年，德國KUKA公司發布了FAMULUS——這是第一臺擁有6個機電驅動軸的工業機器人。第二次，Richard Hohn開發出第一臺由小型計算機負責支持的工業 計算機——The Tomorrow Tool，簡稱T3。1978年，SCARA出爐（即選擇性遵循裝配機械臂），其由山梨大學教授牧野裕（Hiroshi Makino）開發完成。該手臂能夠進行4軸移動，並在八十年代早期成為裝配線上的常見裝備。
第一批登陸火星的機器人分別為維京1號與維京2號，時間為1976年。這兩臺機器人皆由放射性同位素熱電進行供電，即通過鈽衰變釋放熱能的方式獲取能量。儘管兩臺登陸器收集到的數據比較模糊，但它們已經成為現代火星探測器的鼻祖。
圖：來源Mark Pelligrino
20世紀80年代：家庭機器人、加拿大臂與根格斯
上世紀八十年代，機器人開始正式進入主流消費市場，不過大多以簡單玩具形式出現。其中最受歡迎的機器人玩具是Omnibot 2000，由TOMY公司出品。Omnibot 2000具備遙控功能，且配有一個託盤用以搬運飲料及零食。這一時期內，另一款備受追捧的機器人玩具則是全黨推出的R.O.B。R.O.B的全稱為Robotic Operating Buddy，即機器人操作體，任天堂將其作為NES遊戲主機的2P玩家替代方案。其能夠對6種不同命令做出反應，而具體命令通過CRT屏幕上的閃光進行發送。
圖：來源Rama
八十年代，工業 機器人領域出現了進一步發展，福特公司在世界各地的生產線上增加了數百臺機器人。而福特嘉年華車型也因其由機器人負責注入密封膠而備受矚目。
隨著哥倫比亞號太空梭於1981年發射「加拿大臂」，機器人在八十年代繼續著其發展旅程。加拿大臂總長50英尺（15.2米），包含6個連接點。其可由控制站的一名機組成員負責控制，並在服役期間成功執行了90次任務。
1989年，麻省理工學院研究人員製造的六足機器人格根斯（Genghis），被廣泛視為現代歷史上最重要的機器人成果之一。由於其體積小巧且造價低廉，人們認為根格斯的出現預示著未來太空機器人的生產時間與成本都將得到大幅降低。其包含12臺伺服電機與22個傳感器，能夠順利穿越巖石地形。
20世紀90年代：Cyberknife、Sojourner與愛寶狗
上世紀九十年代初，機器人開始進入手術室，這就是Cyberknife——一種能夠以手術方式治療腫瘤的放射手術系統。Cyberknife由史丹福大學經驗之談學教授John R. Adler開發完成，是一種非侵入性手術工具，可實現對腫瘤的追蹤與瞄準，進而聚焦輻射束以實現手術操作。到2010年，Cyberknie在斯坦福癌症中心的全部治療案例中佔據5%的比重。
1996年，Sojourner成為第一臺被送往火星的火星車。這臺輕型機器人由探路者號帶至火星，並於1997年7月成功在火星表面著陸。在科考期間，Sojourner探索了2691平方英尺（250平方米）土地，並拍攝 550張圖片。根據其收集到的信息，科學家們斷定火星表面曾經出現過溫暖潮溼的氣候。這次任務亦成為美國宇航局更多火星探測項目的起點。
圖：來源NASA
九十年代末，二十世紀最具標誌性的機器人之一出現，這就是索尼的愛寶（AIBO）機器狗。愛寶狗於1999年首次推出，並成為最早的消費級機器寵物之一。愛寶狗能夠對語音指令作出回應。今年早些時候，索尼還面向二十一世紀市場推出一款全新改進型愛寶狗，其配備兩個攝像頭並擁有空間映射功能。
圖：來源Sven Volkens
二十世紀：如今的機器人發展狀態
雖然我們邁入二十一世紀以來剛剛過去十八年，但機器人技術已經取得了諸多進展，並形成當前的全新技術格局。如今，許多家庭都擁有自己的Roombas機器人吸塵器，並利用其眨動清潔地板。另外，無人機也開始在從軍事到家庭遞送等諸多領域大放異彩。
過去幾年中，亦出現了不少具有裡程碑意義的創新成果。而其中最值得關注的，當數索菲亞（Sophia）與波士頓動力狗（Boston Dynamics Dog）。
索菲婭於去年成為首個獲得國家公民身份的機器人——這臺由Hanson Robotics公司開發的Android機器人於2018年10月獲得沙烏地阿拉伯公民身份。在接下來的一個月內，她成為第一位非人類聯合國開發計劃署創新大使。索菲婭的人工智慧基於雲端，其具備深度學習能力，並可識別並複製各種各樣的人類面部表情。
圖：來源International Telecommunication Union
在引領現代機器人技術發展方面，波士頓動力公司一直走在時代前沿，而這無疑要歸功於其強大的自主創新能力。
其最著名的產品為波士頓動力狗，亦稱Big Dog。其於2005年推出時，即吸引到全世界的關注。這臺機器人的最初設計是為了打造一款軍用裝備，其身上安裝有50個傳感器，能夠承載340磅（150公斤）物品，並以每小時4英裡（6.4千米/小時）的速度前行。
最近，波士頓動力公司又公布了另外兩款極具吸引力的機器人——SpotMini與Atlas。前者是一種自主機器狗，其能夠自行開門; Atlas則是一款複雜的類人機器人，能夠跑動並跳過障礙。
圖：來源Sgt. Sarah Anderson
著眼於波士頓動力公司的成就，二十一世紀中的每一周幾乎都會出現與機器人相關的創新成果。機器人技術已經經歷了一段漫長而又極具傳奇色彩的發展，且正在發展。