中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從無(wú)到有，至今也才二三十年的軌跡，卻也誕生了不少做的不錯(cuò)的新銳企業(yè)，可見(jiàn)發(fā)展速度之快，而真正算起來(lái)，微納操作機(jī)器人研究開(kāi)展近30年，目前中國(guó)、日本、美國(guó)、歐洲等都在暗自競(jìng)爭(zhēng)微納操作技術(shù)的新突破。
在我看來(lái)，要想機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)獲得一個(gè)大的跳躍，微納技術(shù)是一個(gè)非常好的切入點(diǎn)，這或?qū)⑹且粋€(gè)帶給世界以世紀(jì)性革命的技術(shù)。而中國(guó)將會(huì)有更大空間去釋放這項(xiàng)技術(shù)，這也是我選擇來(lái)中國(guó)從事微納操作機(jī)器人基礎(chǔ)性研究的主要因素之一。
扎根中國(guó)的抉擇
我今年68歲了，但我的學(xué)生們都說(shuō)我不像，我喜歡跟他們一起討論研究項(xiàng)目，一起分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一起分享快樂(lè)。
有人問(wèn)我多年科研生涯是否枯燥，我并不那樣認(rèn)為，我日常的工作狀態(tài)就是沮喪與欣喜交織的，多次實(shí)驗(yàn)，總是失敗多成功少，失敗時(shí)我也很沮喪，但突然有一次成功了，我就欣喜不已。我記得有一次，在東京地鐵上坐著，一個(gè)好想法突然從腦子里鉆出來(lái)，我趕緊回到辦公室，找到一張紙第一時(shí)間記錄下來(lái)，然后立即實(shí)施試驗(yàn)，那種激動(dòng)的心情至今仍清晰在昨。
早在1984年我就開(kāi)始研究微納操作機(jī)器人，榮幸的是，我開(kāi)創(chuàng)了碳納米管的微納操縱技術(shù)，成了世界上首個(gè)提倡微納操作機(jī)器人的開(kāi)拓者與領(lǐng)軍者，并且早前在仿生機(jī)器人領(lǐng)域首個(gè)提出了用于仿猿猴機(jī)器人的一種擺動(dòng)控制器，為機(jī)器人的自然運(yùn)動(dòng)和智能控制研究起到了極大的推動(dòng)作用。一路走來(lái)，有三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)是我心中頗為珍視的，一個(gè)是2010年IEEE總部頒發(fā)的機(jī)器人與自動(dòng)化領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“終身成就獎(jiǎng)”，這被人看作是機(jī)器人領(lǐng)域的“諾貝爾獎(jiǎng)”，拿到這個(gè)獎(jiǎng)我非常開(kāi)心，還有一個(gè)是2014年中國(guó)李克強(qiáng)總理頒發(fā)的中國(guó)政府“友誼獎(jiǎng)”，同年，我又成為日本唯一獲得紫綬勛章的機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>
2013年至今，我全職在中國(guó)的北京理工大學(xué)從事機(jī)器人研究與人才培育工作，入校之前，我還擔(dān)任日本名古屋大學(xué)微納機(jī)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任。實(shí)際上早在16年前我便與中國(guó)結(jié)下了緣分，彼時(shí)起我就與北理工機(jī)電學(xué)院黃強(qiáng)教授開(kāi)展合作研究，2008年更是擔(dān)任了北理工的特種機(jī)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)制造科學(xué)與技術(shù)學(xué)科創(chuàng)新引智基地”的海外學(xué)術(shù)大師，2010年擔(dān)任“仿生機(jī)器人與系統(tǒng)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。2012年入選“外專千人計(jì)劃專家”。
雖說(shuō)很多國(guó)家都在加緊研究，有些甚至已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了，但微納操作機(jī)器人在普通人眼里，依然顯得有些神秘。“納米機(jī)器人”的研制屬于分子仿生學(xué)的范疇，它根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。人們看不到也感覺(jué)不到，但如今確實(shí)微納技術(shù)已經(jīng)被植入大的系統(tǒng)中。以汽車為例，你能感覺(jué)到，二十年前的汽車與現(xiàn)在的汽車有什么區(qū)別嗎，最重要的是，汽車上有許多微小的傳感器，是最小的微納技術(shù)產(chǎn)物，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、零部件的自動(dòng)控制。再比如每個(gè)公司辦公室隨處可見(jiàn)的打印機(jī)，電腦連著打印機(jī)，而打印噴頭就是微納技術(shù)，如果沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)，不可能打印機(jī)這么便宜，打印機(jī)的成本因微納技術(shù)而降低。這些都佐證著微納技術(shù)如何進(jìn)入產(chǎn)業(yè)，又如何給人類營(yíng)造一個(gè)舒適的生活。
而微納操作機(jī)器人的應(yīng)用范圍將涉及到醫(yī)療制藥、生命科學(xué)、能源、服務(wù)業(yè)等諸多領(lǐng)域，與其他國(guó)家相比，中國(guó)確實(shí)有更大空間做微納技術(shù)的研究，微納技術(shù)也能夠?yàn)樯鐣?huì)以及中國(guó)提供很多東西。
機(jī)會(huì)
如今人們說(shuō)的多的是，瑞士ABB、日本發(fā)那科及安川電機(jī)、德國(guó)庫(kù)卡，這世界四大機(jī)器人巨頭，他們都沒(méi)有誕生在中國(guó)。
其實(shí)在二三十年前，工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)幾乎不存在，而在如此短的時(shí)間內(nèi)，中國(guó)誕生了很多優(yōu)秀企業(yè)在做這方面工作，比如新松機(jī)器人，可能現(xiàn)在精度沒(méi)那么高，但它找到了自己很好的應(yīng)用，在性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯之下，很多客戶會(huì)選擇新松機(jī)器人，我和新松的人打過(guò)不少交道，我感覺(jué)新松人很聰明，我相信五年內(nèi)它會(huì)超過(guò)一些國(guó)際上的大企業(yè)。
而且機(jī)器人四大巨頭，都集中于B2B的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)空間更大的是C2C領(lǐng)域的機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人則屬于這個(gè)領(lǐng)域。與工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、特種機(jī)器人等多種不同的機(jī)器人不同的是，微納操作機(jī)器人不是獨(dú)立存在的，是前邊眾多機(jī)器人的服務(wù)者而非敵對(duì)者，它是一種可以嵌入到任何一種機(jī)器人里去的一種技術(shù)，應(yīng)用成功的話，機(jī)器人就如虎添翼，它注定將成為所有種類機(jī)器人親密的伙伴和寵兒。
我認(rèn)為，微納技術(shù)是未來(lái)十到二十年最有潛力的技術(shù)之一，跟以往的自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人有很大不同，微納技術(shù)將會(huì)成為機(jī)器人技術(shù)獲取長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的一塊“敲門磚”，將會(huì)帶給整個(gè)世界以革命性的改變。
五十年前電腦跟一個(gè)房間那樣大，而如今微型計(jì)算機(jī)就跟芯片一樣大，微納操作機(jī)器人未來(lái)將會(huì)越來(lái)越小，也將會(huì)越來(lái)越有效率，類似于我們手臂上的肌肉，它由一個(gè)個(gè)微小的細(xì)胞組成，而手臂卻能運(yùn)動(dòng)并給出驚人的力量。可以看到，如今整個(gè)世界都在做微納技術(shù)，比如碳納米管、生物傳感器等，都是這方面典型的案例。記得1966年《神奇的旅程》這部電影里有一個(gè)情節(jié)是，科學(xué)家被縮地非常小，注射入人體內(nèi)完成了手術(shù)。未來(lái)這并非僅存在于虛幻的影像里，肉眼看不到的微納操作機(jī)器人甚至可以直接鉆入人的身體里完成一場(chǎng)大手術(shù)，然后再?gòu)哪巢课汇@出來(lái)。但誰(shuí)都無(wú)法預(yù)言這一天將何時(shí)到來(lái)。
雖然我無(wú)法知悉電影中的場(chǎng)景何時(shí)實(shí)現(xiàn)，但我對(duì)自己依然有個(gè)時(shí)間表，每個(gè)階段都完成怎樣的目標(biāo)也非常清晰。在我的實(shí)驗(yàn)室里，你會(huì)看到可以進(jìn)行3D細(xì)胞組裝的微機(jī)器人系統(tǒng)，它基于細(xì)胞群的模塊化加工與多機(jī)器人協(xié)同組裝，實(shí)現(xiàn)了人體功能性組織自下而上型仿制。它基于打印模式的微小血管支架構(gòu)造機(jī)器人集微流道技術(shù)、芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、視覺(jué)控制技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)于一體，涉及多個(gè)領(lǐng)域的前沿學(xué)科，是世界微小血管制造的新興研究方向，處于國(guó)際先進(jìn)水平。在該支架中加入血管細(xì)胞，利用血管細(xì)胞和可降解支架的復(fù)合培養(yǎng)來(lái)構(gòu)建具有生物活性的、有功能的小直徑血管替代物，解決目前外科手術(shù)中代替小直徑血管（直徑<6mm）支架材料來(lái)源極其有限的困境以及人工再生組織器官缺少微血管網(wǎng)絡(luò)的難題。
從基礎(chǔ)性研究做起
現(xiàn)在大家都提工業(yè)4.0，對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，硬件比如電池、電機(jī)等一些裝置，物理上幾年就能創(chuàng)造出一個(gè)機(jī)器人，現(xiàn)在最關(guān)鍵的是內(nèi)在的軟件，就像人類的大腦，我們要認(rèn)真思考，如何做好和用好機(jī)器人？我預(yù)計(jì)軟件可能在未來(lái)五到十年會(huì)有一個(gè)大的提高。機(jī)器人來(lái)到人類中間，必須要有個(gè)交互，嵌入到人類社會(huì)生活里邊去，我們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)便可以控制機(jī)器人，提供一個(gè)智能生活。未來(lái)若有應(yīng)用性產(chǎn)品誕生，當(dāng)然每個(gè)人都有不同喜好，每個(gè)國(guó)家每個(gè)民族同樣有著各自的文化和需求，就像中國(guó)很多不同口味的美食一樣，機(jī)器人也同樣有各個(gè)國(guó)家的風(fēng)格，而我們的設(shè)想是，不是專門給歐洲、日本或者中國(guó)做一款機(jī)器人，我們要做的是一個(gè)通用的服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)。經(jīng)常有人問(wèn)我如何教育學(xué)生、培養(yǎng)人才，我認(rèn)為學(xué)生不是由教授來(lái)培養(yǎng)的，教授需要做的只是給學(xué)生好的機(jī)會(huì)，好的環(huán)境，而他自己如何做取決于自己的努力和自己的想法，當(dāng)然也需要給他們好的建議，但采取與否仍然取決于他們自身，另外，進(jìn)入一所好大學(xué)，有一個(gè)好的環(huán)境也非常重要。以我和博士研究生劉曉明為例，原來(lái)他是一個(gè)碩士，我們經(jīng)常在研究會(huì)上討論新的想法，我鼓勵(lì)他去實(shí)現(xiàn)并同他一起分析結(jié)果，慢慢的他對(duì)自己的研究越來(lái)越有興趣，又從碩士轉(zhuǎn)成博士，我會(huì)給他創(chuàng)造盡可能好的條件，比如鼓勵(lì)他參加國(guó)際會(huì)議，與來(lái)自世界各國(guó)的專業(yè)人士進(jìn)行交流，帶他去參觀世界上最好的研究室，就這樣，他對(duì)微納技術(shù)就有了更直接更先進(jìn)的了解。在我看來(lái)，學(xué)生就像一株植物，給足夠的水和足夠的陽(yáng)光，他就能很好地成長(zhǎng)。有人疑惑，我來(lái)到中國(guó)并沒(méi)有選擇其他的領(lǐng)域，而是鎖定在了微納操作機(jī)器人的基礎(chǔ)性研究領(lǐng)域。原因是，如果把未來(lái)中國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)比作一棵茂盛的大樹(shù)，那么技術(shù)就是地下龐大的根須系統(tǒng)，以往中國(guó)在很多方面一直在模仿，從國(guó)外引進(jìn)一些先進(jìn)技術(shù)，就是“拿來(lái)主義”，而現(xiàn)在中國(guó)有需求做真正屬于自己的機(jī)器人，技術(shù)創(chuàng)新尤為重要。樹(shù)沒(méi)有根須會(huì)死掉，這個(gè)淺顯道理似乎大家都明白。而中國(guó)只從國(guó)外拿來(lái)技術(shù)的話，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)之樹(shù)也長(zhǎng)不高。微納操作機(jī)器人研究的基礎(chǔ)不僅要牢固，也要廣泛，把基礎(chǔ)打牢才能將產(chǎn)業(yè)化做得更好，中國(guó)在微納操作領(lǐng)域需要更多基礎(chǔ)性的研究成果。很多國(guó)家制定戰(zhàn)略規(guī)劃搶占機(jī)器人的高地，中國(guó)也制定了“中國(guó)制造2025”，機(jī)器人研究在中國(guó)有了培育土壤。做好機(jī)器人基礎(chǔ)性研究，要有三個(gè)條件缺一不可。一是人力資源方面，需要更好的科學(xué)家，踏踏實(shí)實(shí)從事科研工作的人；二是要資金，現(xiàn)在中國(guó)政府設(shè)了很多基金，來(lái)扶持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這是個(gè)好事兒；第三個(gè)就是機(jī)會(huì)，從政府到學(xué)校都重視基礎(chǔ)性研究，便會(huì)給科研人員很多機(jī)會(huì)，給他們很好的環(huán)境去做研究。