你会相信机器人吗?

我们真的不太了解我们的本地恒星是如何工作的，但最近在期刊上的一篇论文科学揭示了太阳针状体的奥秘这些是高速发射到太空的高能等离子体的长链，但它们的起源是一个谜。格雷哈·杰克逊向伦敦大学学院的太空科学家露西·格林讲述了太阳针状体的情况，以及一组科学家如何建立了一个活动中的太阳针状体模型……

露西:我认为我们的太阳是一个气体球，它是一个沸腾的，翻滚的气体球，这是值得设定的场景。太阳的表面根本不是固体表面，它的气体密度非常非常低因为所有这些能量都来自太阳内部，表面气体一直在移动在太阳内部，太阳的磁场也在移动。所以这些针状体是在太阳非常活跃的部分形成的。

Graihagh -发生了什么;他们怎么突然就这么发飙了?

露西:这是一个研究了很长时间的问题，这篇论文的发现之一就是帮助我们理解是什么机制在起作用。所以你需要想出一种方法，可以加速气体远离太阳表面，对抗太阳的引力，同时，你需要能够加热气体。针状体对太阳来说如此有趣和重要的原因是，它们似乎是一种可以将热气送入太阳大气层的方式，可以将日冕加热到你提到的数百万度，并为太阳风提供质量。

这篇论文所做的是能够说，实际上，在针状体的底部有一个特殊的磁场演变，它可以在磁场中储存张力，释放张力。所以想象一下，磁场就像吉他弦一样有张力，当你释放它时，你可以加速等离子体——有点像弹弓效应。

格雷哈-哦，我明白了。为什么我们之前对此知之甚少呢?我想太阳，我们被告知不要直接看它所以我想它很难研究?

露西:这很难研究，特别是在太阳大气层的这一层，这是因为那里的物理非常复杂。这对我来说很有趣，因为我们关注太阳的上层大气(日冕)已经很长时间了，而这篇论文关注的下层大气可能还没有得到关注。不是因为我们对它不感兴趣而是因为它是一个非常复杂的区域。那里的等离子体条件非常有趣，它们相对较高，磁场以非常有趣的方式演变。所以我们需要在物理学上迈出明智的一步，这样我们才能开始理解针状体形成的原因，这个团队开发的模型绝对是一个叫做模型的世界，在我们的理解中处于领先地位。

Graihagh -他们从NASA的IRIS航天器和望远镜上获取数据，然后把它们全部放入这个模型中，我知道运行这个模型花了一年的时间，因为它太复杂了。我想问你的是你没有参与这项研究所以你没有偏见，所以你能总结一下这些研究在你的领域有多重要吗?

露西:当然。我一直很欣赏这个模型，这个模拟很长一段时间，它变得越来越真实，我认为这是我们最好的模型。这是太阳的一个非常重要的区域因为他们正在观察的太阳区域是进入大气层的门户。它调节着质量和能量如何流入太阳的大气层。

这个团队真正重要的是，他们从一开始就认识到，当你发射一项太空任务时，你不仅需要从任务中获得数据，还需要开发与之配套的模型。所以，在你的电脑里，你尽你所能创造条件，然后你对观察结果做出预测，如果你有特定的物理过程发生，这允许你测试你的物理模型，用数据约束模型。与模拟和数据并行工作一直是IRIS任务的一大重点，也是这个团队的一大重点，现在它真的得到了回报。

grahagh -这真的很有趣。但这对地球上的我们意味着什么呢?

露西:我认为，当我们把这些知识应用到地面上时，太阳的活动和我们所说的太空天气之间的联系是真正的联系。我认为他的研究将帮助我们更多地了解太空天气的科学，我的意思是了解太阳的大气层是如何随时间变化的。例如，大气的温度和太阳风的流出，正是流向地球的太阳风驱动了我们接收到的很多太空天气。所以我认为这项研究真正的目的是了解和发展更详细的关于等离子体、气体和磁场在我们的恒星中是如何演变的。

物理学家斯图尔特·希金斯(Stuart Higgins)着眼于最初为太空竞赛而创造的技术和突破，现在如何帮助我们在地面上生活得更好，本周……安全气囊。

斯图尔特:如果你想去太空，你需要离开地球，你需要大量的能量来克服重力。多年来，首选的技术一直是火箭。以美国宇航局的航天飞机为例;它的腹部有一个巨大的橙色燃料箱，里面装着液体火箭燃料，两侧绑着两枚薄薄的火箭。正是这两个火箭发动机提供了大部分的推力使航天飞机离开地面。每个都装满了超过450吨的固体火箭燃料。每枚火箭都比一架满载的大型喷气式飞机重，产生了1200万牛顿的推力。

但是如何引爆一个超过15米高的火箭燃料块呢?你需要一个烟火引发剂;这是一个能引发化学反应的小装置。在美国国家航空航天局的火箭中，电流通过一根加热并点燃小炸药的电线。这反过来又引发了一种叫做叠氮化铅的化学反应;它是一个由金属铅和三个氮元素组成的分子，这是叠氮化物的部分。这些氮原子发生反应，产生热量和氮气，从而引发另一种更强大的炸药，进而引爆火箭并升空。

事实证明，这种火箭科学在地球上被用于拯救生命的技术——安全气囊。

安全气囊和火箭一样，含有一种能引起化学物质迅速分解并产生大量气体的烟火起爆剂。事实上，日本的一家火箭制造商直接使用该技术帮助一家汽车制造商制造安全气囊。

如今，安全气囊倾向于使用反应更有效、更清洁的化学物质，但许多安全气囊最初是基于叠氮化钠的，像美国宇航局使用的叠氮化铅一样，叠氮化钠会反应产生氮气。两分子叠氮化钠反应生成三分子氮气，气体占据的体积远远大于原来的固体。事实上，一个70升的安全气囊只需要130克叠氮化钠。

在坠机过程中，电路触发的反应会在不到30毫秒的时间内填满安全气囊，比一眨眼的时间快得多。安全气囊增加了你在撞车时减速的时间——时间越长，施加在身体上的力就越小。这对于像大脑这样脆弱的器官来说尤其重要，因为它可以撞击颅骨内部。

这就是为什么发射太空火箭导致安全气囊每年拯救成千上万人的生命。

克里斯·史密斯采访了林肯大学的西蒙·皮尔森，后者研究机器人如何彻底改变我们种植食物的方式。首先，克里斯问这些机器人到底是做什么的……

Simon -也许最早你会看到的是农作物传感。基本上，这是一个非常简单的机器人，它在田地里徘徊，观察作物，测量土壤湿度，测量土壤化学，并向农民提供信息。想想火星探测器，但不是机器人在火星上漫游，而是机器人在地球上漫游。

下一个将会出现的表现形式可能是农作物采摘机器人，所以这些机器人，再次进入田地。它们可能不是自动的，它们可能被安装在拖拉机或现有的农业车辆上，但机器人上有传感器，机器人会检测作物，评估作物的成熟状态，然后采摘它们。

克里斯:当它在周围行驶时，它会使用摄像头之类的传感器来观察作物等等。它能区分豌豆和土豆，或者豌豆、土豆和杂草吗?

西蒙:它绝对可以做到。我们正在进行算法开发，这实际上是使用机器学习技术，所以我们有相机系统来观察作物。机器人要做的就是把杂草从农作物中分离出来。如果是锄地机器人，你不会想锄地，而会想锄草。所以有一些非常复杂的算法驱动这些机器人赋予它态势感知能力。在挑选作物时，这尤其困难，因为你在看一种作物，但随后你要寻找该作物的不同特征。无论是西兰花，如果可以收获，西兰花是6厘米，9厘米还是12厘米，这都很难。

克里斯:如果我看看我家附近的农田，有几块地显然非常适合那种作物，因为那里的作物比隔壁那块几乎是光秃秃的土地的作物高三倍。这可能是因为在土壤质量，排水质量，以及那里的养分量方面存在着地区差异吗?一个机器人是否有农民没有的时间，能够煞费苦心地在一个地方整理土壤，以有利于作物生长，而不是把肥料浪费在一个显然已经足够的地方?

西蒙-这就是我的想法。这是机器人技术的一大机遇，所以它是关于现场测绘和传感的。能够做出明智的决定，准确的决定或信息，为什么你有这种内场的变化可能是农业最大的机会之一。

原因是小麦的理论产量约为每公顷17吨。在英国，一种小麦的交割产量约为9%。现在，在一小块田地里，你会发现接近神奇产量潜力的地方，但这是因为田地的可变性，我们没有实现我们应该实现的产量。所以机器人技术——能够理解这种变化，然后减轻它，可能是未来食品安全的关键驱动因素。

克里斯-农场会怎么做?

西蒙-他们很认真地看待这件事。农民是谨慎的人;他们在过去看到了很多聪明的想法。他们希望它能成功，但目前还没有定论，他们正在等待这些技术中的一些交付。

克里斯:从人的角度来说，没有代价吗?如果你付钱给一个机器人，一旦你让它脱离电力来做这项工作，你就不会花任何钱，你就不会付钱给一个人。

西蒙:是的。他们是传感机器人——火星探测器的展示——这将有助于缩小产量差距;它不会真正影响人类劳动。这将是一个环境效益，因为它将更精确地使用农药和化肥，在不增加对环境影响的情况下实现可持续的产量增长。农作物采摘机器人——这个行业非常依赖大量的季节工。他们非常担心英国脱欧对劳动力供应的影响，所以英国工业界对机器人技术非常感兴趣，试图提供一种可持续的方式来收获庄稼。

如果你去日本，日本农民的平均年龄是69岁，他们的孩子不想从事农业。老龄农民和他们的孩子没有进入农业，或者年轻人肯定没有进入农业，这是一个人口问题。到2030年，中国的退休人口将超过整个欧洲的人口，因此他们面临着巨大的人口问题。他们非常依赖美国的移民劳工来收获庄稼。因此，巨大的全球趋势表明，许多农业工作的劳动力供应将变得稀缺，尤其是农作物收获。

至于那份工作本身，你得非常适合才行。这是一份具有挑战性的工作，你在各种各样的环境中工作，很单调，很辛苦。仅仅是这份工作本身的问题就阻碍了人们进入职场。

克里斯:这些机器人能胜任这种繁重的工作吗?比如把一个大犁放在拖拉机后面，然后拖着它穿过田地?这些机器人足够强大吗?或者在可预见的未来，还会有农民耕地吗?

西蒙:农作物收割机器人还处于早期阶段。可能整个领域才成立两年。系统将变得越来越强大，但它们所能做的将是有限的，所以由于物理原因，总是需要大型拖拉机。你需要一个非常强大的拖拉机和一个非常大的发动机来快速翻土。其他的工作，比如收割庄稼，物理问题就少了，你可以用重量更轻的机器，每天都能精确地采摘庄稼。

克里斯:你愿意把我们农业的未来交给机器人吗?

西蒙:如果你把时钟往前拨20年，我会说是的。但在把我们的未来交到机器人手中之前，我们必须面对一些相当重大的技术挑战。

手术机器人已经存在一段时间了，但它们有多自主，它们能做什么，我们应该相信它们吗?格雷哈·杰克逊采访了伦敦帝国理工学院的外科医生兼讲师胡坦·阿什拉菲安。

机器人在外科手术和医疗保健领域已经存在了30多年。但在过去的十年里，它们的名气特别大，因为它们提供了很多我们在手术中喜欢的好东西，比如更高的精确度，更好的结果，更小的切口，更短的住院时间，更快的恢复。它们几乎用于我们今天拥有的每一个器官系统，通常，它们被用来去除癌症，或者通过连接两根血管来重建身体的某些部位。它们非常棒，就像你说的，它们可以用于眼部注射，因为它们非常精确。但它们也有能力充当各种新技术的平台，比如可以在体内而不是体外操作。或者使用帝国理工学院的一些新设备，比如眼刀，这是一种电子手术刀，它的烟雾可以检测癌症。

grahagh:这真是太不可思议了，我想问你更多的问题。但是你在这里说的，眼刀，这在很大程度上仍然是在人类控制的范围内，当你做手术的时候你可以控制它。那自主性呢，机器人自己做自己想的事呢?

目前，安全是现代外科手术中最重要的范例，我们使用的所有机器人都使用主/从系统。这意味着外科医生是主人，机器人是奴隶，所以它本质上是人类思维的延伸，可以做出决定。人类的大脑做出决定，机器人执行行动，从这个意义上说，机器人根本不是自主的。有一些机器人可以帮助引导人们，你可以使用增强现实技术，你可以在机器人领域覆盖图像，但目前还没有机器人是自主的。

Graihagh -接下来需要发生什么，比如一个机器人切除你的阑尾?

我们需要知道，有充分的证据，一个自主机器人是安全的。如果这是一个具有人类意识水平的自主机器人，它能做出决定吗?这些决定能被信任吗?目前我们没有证据，也没有技术，所以我们不能走这条路。但这是有潜力的，因为强大的人工智能每天都在变得更强大，我们也许能够在日常操作中使用具有一定程度自主权的机器人。

grahagh -这只是一个编码算法的例子吗?我知道我们有不止三条法律允许机器人意味着它们不能伤害你或我。

Hutan:艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)提出了多达六条经典法则，但人们对它们进行了修改——我自己就做了一条。但问题是，尽管有这些法律，我们需要确保，如果一个机器人有自主权，有人类水平的意识，那么它会为人类的最大利益而行动。这可能有一天会发生，尽管目前还没有实现。

Graihagh -我们为什么想要这样的东西?你花了数年的时间来训练你所做的工作，为什么机器人会比你做得更好?

机器人可能会提高精度，可能会更好地接触到身体的某些部位。但现实是机器人可以被制造和自动化，全世界有多达50亿人无法获得高质量的手术护理或麻醉。这可以填补这一空白，确保全世界的每个人都能得到高水平的外科治疗。这是有缺点的，缺点可能是如果我们的机器人有一定程度的自主权和独立决策能力，我们怎么能相信它们?我们一定要相信他们吗?病人会因为这是一个新设备而相信他们给他们做手术吗?之前是医生/病人的关系，现在是医生/病人/机器人的关系。

格雷哈——你会相信机器人切除你的阑尾吗?

Hutan -如果有证据证明它是成功的，那么是的，我会为此感到高兴，尽管我会说20/30年。

grahagh -那还有很长的路要走?

Hutan -是的。我觉得还有很长的路要走。

Graihagh -所以这可能会有一些风险?

Hutan -一旦明确了风险，疾病就其本质而言是不可预测的。因此，尽管我们可以让机器人按照特定的方式进行编程，在特定的环境中寻找特定的疾病，但有时疾病并不是以标准的方式出现的。我们接受的训练是要跳出常规思维，能够从多个角度和医疗保健的多个方面评估病人。目前，机器人还没有这种能力，因此可能会错过一些东西。

克里斯:外科医生告诉我的一件事是，感觉才是最重要的，实际上亲手弄脏(比喻)是90%的体验。现在，如果你在操作一个机器人，你不会有同样的本能(原谅双关语)与组织的互动。你认为这是一个好的替代品吗?

Hutan -人们谈论的感觉效应对于外科实习医生来说是非常重要的，特别是在开放手术中，但有证据表明，对于身体某些部位的一些手术，尽管你没有得到那种触感，但在某些情况下，它似乎没有造成任何结果的差异。而在其他操作中在其他环境中这似乎是一个关键因素。所以这取决于所讨论的器官系统，但对于实习外科医生来说，这显然是重要的一步。这可能是机器人外科医生学习曲线上的一个问题，目前使用的大多数机器人平台都倾向于有一个3D可视化方案，试图为外科医生提供一个视觉深度，可以为他们提供一些东西，反映他们在现实生活中看到的开放手术，这样他们就可以得到更好的结果。