未来五大科技畅想

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逃离“恐怖谷”
Hale Waihona Puke Baidu
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面对“恐怖谷”，人们并非无能为力。除了把机器人和动画人物细节做得更逼真之外，设计者也 尝试用其他方法去避免“恐怖谷”。
索尼图片工作室的设计人员肯· 麦克唐纳提出，改变动画人物的身体比例和结构，可以有效避免陷 入“恐怖谷”。他们把这个原则用在作品《指环王》中。麦克唐纳指出，《指环王》中的“咕噜” 眼睛很大，脸的形状不似人类，这样，观众会下意识地告诉自己“这不是人类，没必要用人类的 标准衡量他”，于是“恐怖谷”效应就削弱了很多。 另一方面，在研究领域，人们对“恐怖谷”的批判一直存在。一些机器人相关领域的研究者对 “恐怖谷”理论提出了直接批判。 例如斯坦福大学计算机系研究者伦· 费德考指出，机器人与人类的相似性可能并不像“恐怖谷”理 论假设的那样是一个单一的维度，而是需要从多个维度进行衡量的。 也有研究者质疑所谓“恐怖谷”其实应当是一个“恐怖崖”，即人造形象一旦陷入“恐怖谷”， 随着它与人类相似程度的进一步提高，人们所感知到的亲近程度其实不一定有显著提升。 而机器人专家大卫· 汉森指出了更重要的问题：“森政弘先生提出‘恐怖谷’理论其实只是作为一 种思考，并非真正的科学理论。但他把它画成一个图，这就让它看起来更科学化了……” 总而言之，截止到今天，研究者们仍然对“恐怖谷”理论感到困惑。从现有研究看来，正如受聘 于“人类与机器人计划”的研究者萨拉· 基斯勒所言，“有证据表明‘恐怖谷’存在，也有证据表 明它不存在。”也许这只能说明在“恐怖谷”背后还存在着一些更为复杂的问题。
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英设计师构建未来水下社区雏形
• 据英国《每日邮报》10月26日报道，近日，对水下居住一直满怀热情 的英国设计师菲尔•波利(Phil Pauley)公布了一组名为“Sub-biospere 2”的未来水下社区构思图，让人们提前一睹未来在水下生活的情形。 目前，自称是“未来主义者”的菲尔还撰写了一本有关水下世界的书， 他期待着自己梦想的社区有朝一日能成为现实。据悉，“Subbiospere 2”是一座自给自足的水下社区。该社区共由8个生物群落组 成，宽达1105英尺(约336.8米)。其中，中央支撑生物圈用来监控整 个的生命系统，还有一座观测台和可容纳100人的居住区。每处居住 区都有独立的生态系统，不需要依靠外界提供氧气、食物和日常用品 等。作为伦敦视觉通讯咨询公司的创建者，菲尔称，打造水下社区是 他盼望了20年多年的心愿，其灵感来源于亚利桑那大学一个同名的研 究机构。但是，到目前为止，这一项目的开发显然有些停滞不前。然 而，菲尔并非是个只想不做的狂热分子，他依旧会耐心地等待合适的 时机，直到人们打从心底地认可这一想法。
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根据森政弘的理论，恐怖谷就是随着机器人到达“接近人类”程度的时候，人类好感度突然下降的范围， 形成一个“深谷”，而当人们看到会活动的类人体比看到静止类人体时，“深谷”变动的幅度更大。
华夏心理网心理咨询师荀炎受访《中国科学报》时指出：“引起人们反感的是不像人的那一小部分，到底 不像在哪儿？这个很重要。”她说，最不像的那部分，会作为符号或者线索，激发连接人们原始恐惧的那 根神经。
• 等待近半个世纪 • “实至名归”和“期盼已久”，中科院院士、中科院高能物理研究所研究 员陈和生用两个词来描述今年诺贝尔物理学奖的归属。他说，被称为“上 帝粒子”的希格斯玻色子对标准模型理论来说是关键粒子，经全世界物理 学家近半个世纪的努力才发现了它。 • 什么是标准模型？它是物理学用来解释自然界最深层物质结构的粒子物理 基本理论，它的成功被大量的高能物理实验所证实，但是，在欧洲大型强 子对撞机（LHC）实验之前，标准模型中解释基本粒子质量来源的希格斯 粒子一直没有在实验上被观测到，也使得希格斯粒子成为标准模型里唯一 未被实验发现的粒子。 • “也正因如此，寻找希格斯粒子以解释宇宙间物质的质量起源成为过去几 十年许多大型高能粒子物理实验的最重要物理目标，而2012年在LHC的 ATLAS和CMS实验中发现希格斯粒子，也被认为是物理学在标准模型建立 后的近几十年来最重要的发现。”ATLAS国际合作组中国组负责人、中科 院高能物理所研究员金山告诉记者。 • 欧洲核子研究中心去年7月宣布，该中心的两个强子对撞实验——ATLAS 和CMS项目发现了同一种新粒子，它的许多特征与希格斯玻色子一致。随 后该中心于今年3月称，更多数据分析表明“它就是希格斯玻色子”。
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荀炎说，作为激发原始恐惧的一种手法，这些线索正是“不像人的那部分”，这部分在某些形态上具有死 亡的印记。
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陷入“恐怖谷”的仿生人 正因如此，人们在制造机器人时，为了避免机器人陷入“恐怖谷”，仅让机器人具有一些类人的特征，在外表 上很容易与人区分开，从而将机器人限制在曲线的第一个峰值前。 “手段其实有很多，比如在机器人大小比例、着装上下些功夫，用这些讯息告知使用者或观众，这只是一个机 器人，“恐怖谷”效应就自动消失了。”张侃说，跟机器打交道的时候，人们是很有信心的。可惜的是，研究 者更愿意追求与真人一模一样。 今年2月英国制造出了第一个仿生人，取名为Rex。据称Rex拥有人工血液循环系统，以及人工的胰腺、肾脏、 脾脏和气管等，Rex的“人工眼”甚至能够自动对焦。 长期以来，仿生人在科幻和机器人研究中一直占有重要地位。在机器人研究和科幻作品中，未来的仿人机器人 不仅具有拟人的外貌、动作、行走和语音，还具有拟人的情感，甚至能与人类进行智能交互。 只是，目前这种仿生人还只存在于科幻作品中。其原因之一就在于，“表情机器人”要跨越“恐怖谷”，还有 很长的路要走。 中国科学院合肥智能机械研究所仿生感知与控制研究中心研究人员表示，为了获得人类的最大好感，机器人必 须克服“恐怖谷”，利用几乎完全类似人的外表和行为活动达到曲线的第二个峰值，而这对研制表情机器人而 言是巨大的挑战。 美国著名心理学家阿尔伯特· 梅拉宾（Albert Mehrabian）研究发现，人在进行情感表达时，语言只表达7%的内 容，声调也只能表达38%的内容，其余55%的内容全靠人的表情与动作来表达。 “实际上表情机器人，更容易出现恐怖谷效应。”张侃说，人的表情很难模仿的：“人激动的时候，面部肌肉 会颤抖，仅仅颤抖这个动作，就可能牵动上百块面部肌肉，而如果有一块肌肉不动，人们马上就觉得非常奇 怪。” 仿生感知与控制研究中心的研究人员也指出，仿生人表情的变化过程更能引起人的注意，如果太快或太慢，都 会引起人的反感。
未来五大科技畅想
中国期待建厂捕捉“上帝粒子”
• 2013年诺贝尔物理学奖授予比利时物理学家弗朗索瓦· 恩格勒特 和英国物理学家彼得· 希格斯，以表彰他们提出希格斯机制并成 功预测希格斯玻色子的存在。对诺贝尔奖花落希格斯玻色子该如 何解读？发现希格斯玻色子对人类认识宇宙有什么重大意义？中 国科学家对发现该粒子做出了哪些贡献？近日，本报记者就这些 问题专访了几位中国物理学家。
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对于希格斯粒子的进一步研究，在金山看来，研究希格斯粒子的性质以及在LHC实 验中寻找超出标准模型的新物理信号尤其是寻找超对称粒子,成为今后高能粒子物理 实验的热点。
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中国科学家功不可没 在全世界将目光投向神秘的“上帝粒子”时，我们会发现在寻觅其踪影的征程 上，也有中国科学家的身影。“从探测器建造到数据分析，中国科学家做出了 重要贡献。”陈和生说。 发现希格斯粒子的ATLAS和CMS实验是目前世界上规模最大的高能物理实验， 每个合作组有约3000名成员。在科技部、中科院等支持下,一批中国科学家参 加了这两个大型实验。 据金山介绍，ATLAS中国组在发现希格斯粒子的3个主要衰变道的物理分析中 做出了直接贡献，CMS中国组则承担了缪子探测器的建造任务。 “我们承担一部分探测器的建造任务，得到了很高的国际评价。此外，中国专 家在数据分析过程中提出来的一些分析方案，对分析结果起了很大作用。”对 于分析的难度，陈和生打了一个形象的比喻：“就像从一大堆沙子里挑一粒金 沙。” 金山认为，中国科学家的贡献说明我们有能力参与世界最前沿的大型实验的合 作与竞争，并对人类文明进步的重大成果做出贡献。他坦言，如果能够在中国 建造一个周长为50公里-70公里、能量为250GeV左右的环形正负电子对撞机 “希格斯粒子工厂”，并在将来能够升级到能量是50TeV左右的超级质子对撞 机，就能使我国在研究希格斯粒子性质和寻找超出标准模型的新物理领域占有 全面国际领先地位。
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值得注意的是，儿童似乎对恐怖谷效应更敏感。英国心理学家萨拉· 伍兹把各种各样的机器人形象呈献给儿童看， 结果发现近似于人的形象会引起儿童的反感，孩子们会认为那些形象是带有攻击性的；而另一些机械化的机器 人则被认为是比较友好的。伍兹建议，要给儿童设计机器人，“最好别那么像人”。
仿生人: 不小心跌入“恐怖谷”
当机器人专家不遗余力地将仿生人设计、发展得尽可能接近真 人时，却不期遭遇完美幻想与真实的最后屏障。
与人类的相似性 森政弘1970年“恐怖谷”理论示意图的简化版，引译自大阪大学教授麦克多曼2005年 发表的文章。依据森政弘的想法，机器人的运动可以夸大“恐怖谷”的效果，使人们对 “恐怖谷”外的机器人更加喜爱，对“恐怖谷”内的机器人更加恐惧。且森政弘认为， 这种“恐怖谷”效应不仅适于解释机器人与人类的相似性，也可以在其中找到假肢、还 魂僵尸、日本文乐戏木偶等形象的位置。 周星驰执导的电影《西游· 降魔篇》中，“猪刚鬣”出场时是以“美男子”形象示人的， 不明所以的花痴女孩甚至被其美貌所吸引；而当其开口露出满口獠牙时，面目立时狰狞 可怖。此时，不止影片中两位客官被吓破了胆，就连置身事外的观众都直呼“太恐 怖”“被吓到了”。 就事论事地说，张口前后的“猪刚鬣”不过多了一副獠牙，为何前后给人的感觉落差如 此之大呢？原来，当人们看到满嘴獠牙的“猪刚鬣”时，已经不小心跌入了“恐怖谷”。
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“似人非人”最恐怖 “恐怖谷”一词最早由德国心理学家恩斯特· 詹池（Ernst Jentsch）在其1906年的论文《恐怖谷心理学》 中提出，后来他的观点被弗洛伊德在1919年的论文《恐怖谷》中阐述，一举成为著名理论。 1970年，日本机器人专家森政弘诠释“恐怖谷理论”，用以说明存在于类人机器人（亦称“仿生人”）中 的奇怪现象：当机器人与人类相似度达到95%的时候，哪怕它与人类有一点点的差别，都会显得非常显眼， 整个机器人显得非常僵硬恐怖。 这些细微的差别给人的心理造成了怎样的冲击？詹池在其论文《恐怖谷心理学》中讨论了自动化机器和蜡 像造成人们恐惧的原因。他认为，人们的高度恐惧感来自于一种高度的不确定性——它们究竟是不是“活 的”？ 弗洛伊德则认为，人们之所以感到莫名的不适或恐惧，是因为其中包含了人们在无意识层面对死亡的恐惧。
在当下的讨论中，希格斯粒子常和宇宙学研究联系在一起。对此，陈和生认为，讨 论希格斯粒子的发现对宇宙学研究的具体影响还为时尚早。“现在发现的是希格斯 粒子，但它到底是标准模型粒子，还是超对称模型的粒子，这有待进一步研究。如 果被证明是后者，那可以解释暗物质。” 张新民说，目前还不能解释希格斯粒子为什么比质子重125倍。理论计算表明，对于 这样重的希格斯粒子，宇宙是不稳定的，将在数十亿年以后毁灭。这说明，目前的 理论模型还要进一步完善，还需要进一步研究希格斯粒子。 张新民同时强调：“更重要的是，除可见物质外，宇宙中其他的95%是暗物质和暗 能量，超出粒子物理标准模型。所以，发现了希格斯粒子，是粒子物理学的一个重 大进展，但不是终结。”
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中国科学院心理研究所研究员张侃在接受《中国科学报》记者采访时分析指出，恐怖谷理论的要义在于： 似是而非是最可怕的。为什么呢？“似人而非人”最能使人联想到死尸、鬼怪、严重病态的精神病人等， 人们在生活中对这些充满恐惧。
张侃告诉记者，脑功能实验也证明人们看到“似人非人”的仿生人时，与单纯看到人或者机器不同，此时 人脑中会有多处兴奋活动，这说明人脑中正在进行复杂的加工。
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没有“上帝粒子”就没有宇宙
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据中科院高能物理所研究员张新民介绍，希格斯粒子是一种构成宇宙万物的基本粒 子，其他的基本粒子包括夸克和轻子以及传递他们之间相互作用的规范玻色子，但 希格斯粒子与这些基本粒子不同。“没有它，其他基本粒子都是没有质量的， 都将 以光速在运动，会聚集不起来，形不成今天看到的宇宙，更谈不上生命。可以说希 格斯粒子是我们宇宙万物形成的基础，是质量产生之源。” 当公众沉浸在发现希格斯粒子的兴奋中时，冷静的科学家提醒道，它是重大进展， 却并非终点。