机器仿生锦鲤也能带来好运吗？｜此间·特写
谢广明的仿生机器鱼研究开始于2003年，最初它以锦鲤的形态出现。为了达到更加逼真的效果，谢广明师生还考取了专门的资格证，在实验室养殖锦鲤。第一次未名湖下水，机器锦鲤竟吸引了湖中的鱼儿共同游动。
随着研究的推进，机器箱鲀成为颇具竞争力的选择。机器协作、国际合作，也不断为谢广明提供着新的思路。与此同时，谢广明还在校内牵头建立机器人协会，开设了《魅力机器人》课程，向感兴趣的同学普及机器人知识，同时也为实验室招徕人才。
谢广明的这尾锦鲤并未止步于实验室。国际水中机器人大赛、与商业公司的产业化合作、中小学机器人科普教育，都是十五年的心血结晶。在谢广明看来，未来的世界里，它将游入千家万户。
机器仿生锦鲤也能带来好运吗？
记者｜肖纪帆 王子萌 梁立言
编辑｜邢逸旻
摄影｜王祎洁
2005年的一天，未名湖边聚集了一群携带着各种电子设备的年轻人。摆放好后，他们将一条红色的机器锦鲤放入水中。在岸上人的遥控下，机器锦鲤在未名湖中游动了起来。
令所有人都没有想到的一幕出现了：未名湖中的锦鲤们，竟然跟在这条机器锦鲤的身后。机器锦鲤游到哪里，它的仿生原型们就跟到了哪里。
这条机器锦鲤来自于北京大学工学院教授谢广明所在的智能控制实验室。他和他的团队从2003年便开始仿生机器人的研究，而中国锦鲤幸运地成为了谢广明研究道路上的第一位老师。
从锦鲤到箱鲀
2003年，几位北大的博士生在燕园里一个僻静的地方挖了一个土坑。他们要埋葬的，是刚刚在他们的仿生机器鱼研究中献身的几条锦鲤。因为需要研究锦鲤的生理构造和群体行为，谢广明教授的团队在实验室中设置了一个小水池专门进行养殖，谢广明和他的几个学生甚至还考取了生物学方面进行动物实验的资格证。
实验室中用于养殖锦鲤和进行实验的水池
但这个在中国有福运象征的生物没有让研究路途一帆风顺。一开始养殖的几批锦鲤纷纷死在他们手中，整个团队都很沮丧，“没想到鱼这么难养”。他们向卖鱼的师傅请教，采购专业设备，定期清洁消毒。在终于将锦鲤安置下来后，这群红色精灵的生活与运动便成为了整个团队研究的重点。
一年后，谢广明团队的第一条机器锦鲤下水实验，宣告成功。在这之后，他们继续对机器锦鲤的推进与外形进行改良。在制作现在版本的外壳时，他们选择了一条外形漂亮的锦鲤，用低温速冻将它冻硬，拿三维扫描记录它的外形，然后用3D打印制作了出来。
对于谢广明而言，当初研究仿生机器鱼其实是机缘巧合。1991年的秋天，谢广明进入清华园，本科阶段考取了自动化系控制理论与控制工程专业的直博资格。在他博士毕业时，正值985工程一期建设，他来到北京大学读博士后，并开始进行多机器人协作的研究。985工程提供的经费支持主要用于购买设备，而研究算法局限性较大，且硬件又是从外部购得的，导致当时的研究成果原创性不足，很难被接受。就在谢广明与他的团队苦于没有更好的路可走时，一位从中科院自动化所来的博士后将自己在研究的仿生机器鱼引入北大。
传统的水下机器人采用螺旋桨推进方式，机动性差。自然界的生物如鱼、海豚等，其推进方式的效率要比这种方式高约50%。谢广明觉得，仿生机器鱼这个方向“非常有趣也非常前沿”，于是决定投入更多资源，进行研究。
机器锦鲤日趋成熟，但谢广明团队希望克服它只能水平游动、难以抵抗深水水压等问题。在尝试了机器乌龟等模型后，他们摸索到另一个绝佳的仿生对象：箱鲀。
2010年，他们开始将研究主要转向机器箱鲀。箱鲀特殊的骨骼构造不仅使谢广明团队突破了此前的瓶颈，还让他们有可能将更多的功能集成在一起。在机器箱鲀内部的空余空间里，他们先后尝试添加了感知系统和交流系统。在谢广明的设想中，未来的机器鱼将集成各种功能，实现自主运动、工作。
在主要研究机器箱鲀的同时，谢广明也没有放弃机器锦鲤。但他不打算继续改进机器锦鲤本身，而是利用它进行多机器协作的研究。
自然界的鱼都很弱小，一般都会群居，行动时也会在一起。谢广明觉得，除了效仿自然界鱼类的个体，在应用中也应该学会让一群鱼一起做事。“在马航M370的搜救中，虽然有机器人参与协助搜救，但单个机器人的感知和功能还是很有限的，我们将来会做一大批下去。”
2012年和2014年，谢广明的机器锦鲤随国家科考队先后去往北极和南极，完成了极端条件下的试航，还为科考队获取了一批重要数据。2018年5月4日，未名湖中的机器锦鲤拉起横幅，庆祝北京大学120岁生日。
现在版本的机器锦鲤
目前，谢广明团队研究中最大的困难是人员和场地，他试图寻求更多合作以弥补这项不足。谢广明团队和MIT、荷兰的格罗宁根大学等高校建立交流，也与国内一些高校，如大连海事大学，保持着联系。除了与机器人相关的学研机构，谢广明团队还和德国马普研究所下属一个研究鱼群生活的团队保持着联络，以期为团队的鱼类研究提供新的思路。但这些合作交流对于他期望的研究目标而言，远不足够。
机器人教育
为了吸引人才，同时也为了普及机器人知识，2008-2009学年第二学期，谢广明在北京大学开设了本科生公选课《机器人入门与实践》，讲授与机器人相关的科普内容，但选课者只有十余人。感觉到可能是课程名称的问题，谢广明在2012-2013学年第一学期将它更名为《魅力机器人》，选课人数逐渐增多，最多时有200多人选课，选课者来自北大的各个院系。
在课上，谢广明保持讲授比较浅显的内容，希望在课上“吃不饱的”、真正对机器人有兴趣的同学，能够在上完这门课后报名来到自己的实验室。他在这门课上没有组织过考勤，因为他觉得大家只要在这门课上有学到东西就已经足够了。在期末，他会布置一个关于机器人的报告作为考评标准，每年收上来的报告五花八门，论文、剧本、小说、心得，不一而足。
在谢广明看来，相对于北航等一些工科背景的高校，北大的工科氛围并不乐观。《魅力机器人》每学期开设一次，2015-2016学年，由于谢广明出差，这门课停课了一个学年。等他再回来时，教务给他开设的200人教室里，最后只坐了十几个人。谢广明在北大牵头建立的一个社团，北大机器人协会，每年招新时展示各种机器狗、机器鱼，场面十分热闹，但最后报名者却寥寥无几。“可能北大吸引学生的东西太多了吧。”他苦笑道。
谢广明还为《魅力机器人》这门课程编写了教材《机器人引论》，已经在北京大学出版社出版，教材内容更多地偏向科普。去年首印3000册，到现在已经卖出了2000多册。前一段时间，出版社的编辑给他打电话商议扩印的事宜，并告诉谢广明，他们家孩子也喜欢看这本书。
机器人技术更新很快，谢广明在今年的《魅力机器人》课上准备了很多新东西，囊括了人工智能等最新的话题。他希望，未来北大能有更多的学生关注这门课程，关注机器人这个快速发展的领域。
走出北京大学
1992年，加拿大属哥伦比亚大学的Mackworth教授提议举办机器人的足球比赛，以促进机器人科研的发展。在进行仿生机器鱼研究后，谢广明也产生了类似的想法：为什么不举办一个类似的水中机器人大赛，促进水中机器人研究的发展呢？于是，在他的倡议下，水中机器人竞赛项目于2007年首次举行。
2012、2013年，有美国西点军校等国外团队参与大赛，于是大赛更名为国际水中机器人大赛。之后比赛规模逐渐扩大，随后成立了国际水中机器人联盟专门负责组织赛事。
赛事刚设立时，由于大赛项目很多基于谢广明团队的研究成果展开，他们总是在比赛中成绩领先。后来，他将北京大学相关的研究成果全部公开，让更多的高校能够掌握这些技术，后来这些高校在某些方面甚至比北大做得还好，比赛成绩比北大还出色。
他的研究成果引起了很多企业的关注。三年前，一位从谢广明实验室毕业的学生，以仿生机器鱼技术为基础创立了博雅工道公司，将机器箱鲀装上摄影机，使它可以和人互动、合影等，实现了机器鱼的产业化应用。2018年初美国拉斯维加斯的CES展览上，这款产品获得了机器人类产品的创新奖。中科电、上海深兰等公司也找他商谈过产业化的事宜。
经过产业化改造的机器箱鲀
在谢广明眼里，产业化是必然的结果，但仅靠实验室无法完成这一步。他认为，科研团队要做的是把原理走通，是实现“从0到1”的一步；刚做出来的新成果往往看起来没有从前的东西好，但简陋的原始产品经过多次的迭代，将会拥有一个很好的前景。但这个不断改进、应用的过程并不适合学校的实验室去做，因为这样学生不能很好地发挥：他们无法提出科学问题、没法完成写出一篇博士论文要做的事情。但企业可以做这件事情，他们可以结合自己的背景，基于一些原理进行工程化改进。
另外，产业应用也不仅仅是技术问题，还需要工业、艺术等方面的设计，以与实际应用相通。目前，谢广明团队和中央美院保持着合作，尝试把设计美学融入机器鱼的研发中。
2018年10月，很多人的朋友圈被各种“锦鲤”刷屏。当谢广明被问及机器锦鲤是否给他们的科研带来好运时，他表示“还真没想过这个问题”。不过，他倒是的确想过将机器锦鲤制作成高级智能礼品，寓意好运。
有很多中小学教育者找过谢广明，希望他的团队能来帮忙进行机器人科普教育。而在实验室的一个窗户旁边，摆放着一幅儿童科幻画作，即是他们去人大附中朝阳分校举办讲座后，一位四年级的小朋友送给他们的。对于机器人的科普教育，谢广明很是上心，在他看来，不久的将来，机器人会像电脑、手机一样普及。到那时，“不懂机器人的人，将成为新一代文盲。”
实验室窗边的儿童科幻画
新媒体编辑｜连雨薇 牛璐瑶
责任编辑｜张炜铖
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