受訪者供圖

走進天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院（以下簡稱精儀學(xué)院）副教授宋樂的實驗室，很多人都會被他桌子上稀奇古怪的模型所吸引。“這是有‘觸感’的仿生手臂，這是模仿鳥類的飛行器，那些小方盒都是我們模擬昆蟲復(fù)眼做的各種鏡頭……”一說起他的這些研究發(fā)明，宋樂就興致盎然。

作為土生土長、聽著相聲長大的天津人，宋樂的幽默感是“融在血液中的”，交談過程中，他時不時抖出個“包袱”，讓人“措手不及”。宋樂把他的研究方向——仿生智能看作是生物界“模仿秀”。他覺得，自己的研究成果除了要有應(yīng)用價值外，還必須具備一個要素——一定要好玩、有意思。“我沒把研究想得那么嚴肅，它們就像研究者的‘玩具’一樣，要讓人覺得有趣。用天津話說，我要做最‘哏’的研究，搞最酷的發(fā)明。”他說。

前不久，由宋樂負責的國家自然科學(xué)基金項目組研制出新型仿生復(fù)眼視覺系統(tǒng)，通過對復(fù)眼結(jié)構(gòu)及探測方法等多個層面的模擬，發(fā)現(xiàn)昆蟲可能是根據(jù)目標發(fā)出的光強度來探測目標行動軌跡。該研究成果近日發(fā)表在國際期刊《光學(xué)快報》上，美國光學(xué)學(xué)會對其進行了專題報道。

兒時用廢零件造機器人玩具

作為一名80后，宋樂和多數(shù)同齡人一樣，小時候很喜歡看動畫片，《變形金剛》《魔神英雄傳》《太空堡壘》是他的最愛。“只要和機器人沾邊的動畫片，我都特別喜歡。小時候，我也愛玩機器人，但這類玩具都太貴了，而且買來的成品機器人功能太少，玩著玩著就覺得沒意思了，于是就琢磨著自己做機器人。”他回憶道。

說起兒時的經(jīng)歷，宋樂還有點小得意。“父親是教工科的大學(xué)老師，我就近水樓臺了，家里各種工具都有，材料都是父親學(xué)校校辦工廠的廢零件下腳料。我的‘純手工作坊’可是造出了不少機器人，我把這些作品帶到學(xué)校，同學(xué)們也很喜歡，就是沒少被老師沒收。”他笑著說。

高考時，酷愛機器人的宋樂報考了天津大學(xué)機械系，并順利被錄取。入學(xué)后，隨著學(xué)習(xí)的深入，宋樂對機器人的認識也越來越深刻。

“機器人是個太綜合的領(lǐng)域了，做機器人光模樣像還不行，要想讓機器人真正像人一樣思考，還得賦予它們智能。那機器人的智能又是怎么來的？”為了搞清這個事，本科畢業(yè)后，宋樂報考了南開大學(xué)軟件工程專業(yè)的研究生。

讀研期間，宋樂接觸到了大量實用的算法。同時，他感到只研究算法是不夠的，要想真正讓機器人變成“活生生的人”，不光需要聰明的“大腦”，還得有靈敏的“感覺”。

“要想有‘感覺’，得靠傳感器，所以后來考博時，我選擇了天津大學(xué)精儀學(xué)院的測控專業(yè)，這是個特別綜合的專業(yè)，會研究與傳感器相關(guān)的技術(shù)和方法。”宋樂說，在本科、碩士、博士階段，自己分別選了3個不同的專業(yè)，多學(xué)科的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，開闊了他的學(xué)術(shù)視野，也豐富了自己的知識面。

為做仿真復(fù)眼惡補生物知識

說起如何開始研究仿生智能，宋樂說，這與他博士期間做的一個項目有關(guān)。

那時，宋樂參與了一個有關(guān)機器視覺的項目，期間他接觸到了很多相機，并在偶然間看到了大量昆蟲復(fù)眼的顯微圖片。

“一開始看這些圖，我覺得有點嚇人，但仔細再看，一下子就被那種精巧的構(gòu)造震撼到了。當時我在想，能否自己加工一個這樣的鏡片，看看昆蟲眼中的世界是什么樣子。”宋樂一下子找到了一個讓他覺得好玩的研究方向，興奮得就像小時候自己造機器人一樣。

宋樂說，目前階段的仿生復(fù)眼，其實已經(jīng)經(jīng)過了4次改型。“第1次改是因為視野不夠廣，索性做了個全景的，但是用了很多很笨重的相機。第3次是最關(guān)鍵的1次，只用了1臺單相機，加上1個復(fù)眼鏡頭，但這個鏡頭上只有7只子眼，還是不太像真的昆蟲眼睛。”他回憶道。

從小對生物“不來電”的宋樂，為做出還原度更高的昆蟲仿生復(fù)眼，一頭扎進了生物的“海洋”，查文獻、讀資料，整日忙得不亦樂乎。“動物的世界太神奇了，一旦開始接觸，就根本停不下來。”他說。

“大自然經(jīng)過億萬年進化，很多生物結(jié)構(gòu)都極其精妙且高效。我們?nèi)裟軓拇笞匀恢校@取哪怕一點靈感，都會給工程設(shè)計帶來很多新思路。”宋樂感慨道，“雖然昆蟲是比較低等的動物，但是昆蟲的復(fù)眼也有人類無法比擬的優(yōu)勢。我們揚長避短，最大限度發(fā)揮其功效，就能為人類所用。”

“除了復(fù)眼，團隊今后還將嘗試一些其他領(lǐng)域的仿生，比如帶觸覺的仿人靈巧手、微型撲翼飛行器等。”宋樂說，未來，生物和機器間的界限會變得越來越模糊，最終相關(guān)技術(shù)或會造就一個人機協(xié)同、人機共存的時代，“這樣的時代，光想就覺得倍兒酷”。（陳曦）