關於機器人的幻想，也許是每一個男孩不可或缺的夢吧。
他們總是會一邊抱著電視和ipad緊緊的盯著看熒幕裡的變形金剛，在鋼鐵戰士和超跑重卡之間來回切換，一邊露出崇拜的星星眼。這些機器人和跑車之間的超強變換結合，簡直戳中了每個孩子的心。
除了這些霸氣型的機器人之外，當然也有很多其他的類型。比如在看《超能陸戰隊》的時候，Eric又開始唸叨著想要一個可愛的大白，因為他覺得大白太暖了，而且還像一個超大的棉花糖哈哈哈。
前不久朋友家小孩參加了機器人科技比賽，還帶著自己做的機器人來我們家玩。Joshua看到之後眼睛瞪得老大，驚呼著不停上下左右擺弄：
“你這個機器人是怎麼做的呀？”“它會變身嗎？”“你可以教我和弟弟做一個嗎？”
大概在那一刻，可以參加機器人比賽就已經變成Joshua心裡最酷的事情之一了吧。
所以今天啊，我收集了不少關於機器人的資源，其中還收集整理了一些“機器人”視頻合集，私信回覆關鍵詞“BBC動畫”可獲取英國BBC原聲動畫片《Little Robot》全集觀看地址哦~
在整個過程中，我自己也學到了很多新的知識呢，在這裡跟大家分享一下吧。
機器人是什麼？
人類長久以來的願望，就是創造出一種像人一樣的機器來代替人類進行各種工作。所以啊，最早期的機器人，都是這個樣子的：
01機器人的由來
人類長久以來的願望，就是創造出一種像人一樣的機器來代替人類進行各種工作。所以啊，最早期的機器人，都是這個樣子的：
木牛流馬
記裡鼓車
跟亞洲人偏好用簡單的機械裝置代替大量的勞動力不同，歐洲人更傾向於那些精緻又小巧的設計。比如下面這個“寫字男孩”，就是一臺製作於1770年代的自動機器。
寫字男孩
它的身體內部由6000多個全手工製作的零件組成，每次可書寫40個字母長度的句子和詞語（算是打字機器的前身吧）。
240年前使用凸輪技術的寫字機器人
1920年，捷克一個名叫卡雷爾·凱培克的劇作家，在幻想情節劇《羅薩姆的萬能機器人》(Rossum’s Universal Robots, RUR)中，第一次提出了“機器人”這個名詞——Robota(捷克文，譯為“勞役、苦工”)、Robot(英文，“機器人”)
《羅薩姆的萬能機器人》
1969年，日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一臺以雙腳走路的機器人。由於長期致力於研究仿人機器人(Humanoid Robot)，加藤一郎更是被譽為“仿人機器人之父”。
02孩子腦海裡的機器人都是什麼？
記得小的時候，哥哥很喜歡高達，他總是很寶貝他的那些模型。而高達，也成為了我印象中認識的第一個機甲機器人。
而現在，孩子更多接觸到的都是Wall-E、變形金剛、大白等等這類，更具後現代化氣息、緊密貼近人類生活，甚至和人類交起朋友、共同生活的機器人。
過去看著電影和動畫片裡的機器人，我們會覺得他們皆來自遙遠的外星，心裡明白都是虛擬的形象並不存在與現實，或者只有在幾百年以後才可能技術實現。
但隨著科技的迅速發展，人類越來越多的登月計劃，似乎這些機器人隨時都有可能出現在孩子們的身邊，甚至已經滲透進了我們點點滴滴的生活，我們卻仍不自知。
當然，孩子們也是這麼認為的。因為啊，他們深信機器人就在他們看不見的地方，靜待時機悄悄變身。
03說到機器人，就離不開人工智能
人工智能是計算機科學、控制論、信息論、神經生理學、語言學等多種學科互相滲透而發展起來的一門學科。雖然人工智能的發展已經走過了半個世紀的歷程，但是大家對人工智能至今沒有統一的定義。
在生活中，我也會跟Joshua和Eric描述人工智能，但是他們一個五歲一個才三歲，是遠遠達不到對未來宏觀和戰略性理解的，所以在這一點上，我會更看重孩子能否理解整體的大概念。
當我們試著去告訴孩子“人工智能是什麼”的時候，孩子實在是很難理解。與其給孩子一個大而全的解釋，不如以孩子能理解的方式告訴他：
人工智能，就是我們常說的AI，意思是讓機器按照我們人類的方式進行思考。
如今，我們的身邊其實也處處是人工智能的影子。比如：之前有段時間很火的“管家機器人”、戰勝了世界圍棋高手柯潔的AlphaGo，這些都是人工智能。
04怎麼讓孩子理解人工智能？
Joshua也玩過一些少兒編程的遊戲，雖然平時都是爸爸在輔導，但他偶爾也會問我：人工智能和機器智能有什麼不一樣的地方嗎？
我會告訴他，人工智能就是讓機器按照人的方式進行思考，而機器智能是基於海量的數據，通過窮舉法得出最優答案。
Joshua當然會追問什麼是窮舉法？這時候我就會跟他舉一個例子：
哥哥晚上睡覺，半夜突然覺得有點涼颼颼的。這個時候，人的第一反應是：是不是踢被子了？
而機器的反應是：
1.是不是空調溫度太低了？2.是不是生病了？3.是不是被子掉了？
機器是通過多種可能性去做分析，從而達到最接近真相的那一個，而人是下意識的思考，忽略了思考的過程。
05真實的機器人都能做些什麼？
現實生活中的機器人，我們主要可以把它們分成幾種大類別，這樣跟孩子介紹起來的時候也會更輕鬆和簡潔明瞭。
比如在這裡我會把它們分成運動型、生活型、智慧型和技能型4大類：
比如這個美國波士頓動力公司所製造的人形機器人Atlas，就是目前全球最具領先水平的運動型機器人。它所具備的出色運動能力，甚至可以模仿體操運動員進行後空翻動作。
運動型機器人
你很難想象這個動作是由一個機器人來完成的，因為就拿人體自身來說，做這個動作都需要經過一定程度的練習，而且並不輕鬆。作用到機器人身上，實現難度更是呈指數增加。
人形機器人Atlas
而下面這個英國Moley Robotics公司開發的擅長下廚的機器人，是世界上第一款自動化廚房，也是生活型機器人的代表作。從切菜到洗碗，全自動化的整個烹飪過程都被它承包了
生活型機器人
第一次看到這麼智能的廚房機器人，做飯技能一般般的我表示要喝杯水定定驚....
不過在孩子們的腦海中最感興趣的，還是類似鋼鐵俠裡的賈維斯這種智慧型機器人。但在現實生活中，智慧型機器人還沒發展到這麼強大。
在這其中最被我們所耳熟能詳的，就是谷歌製造的圍棋機器人Alphago。
智慧型機器人
簡單來說，AlphaGo（阿爾法狗）就是一個會下圍棋的人工智能，但同時也是歷史上第一個戰勝職業圍棋選手的AI。
AlphaGo的下棋套路並不是一味的模仿人類，而是在“深度學習”後的創新佈局。它基於大數據的處理，卻又不僅僅是所有邏輯路徑的全部儲存。
實際上，“深度學習”是價值判斷等模型處理後的結果，也是人工智能“自我思考”的精髓之處。
除了運動型、生活型和智慧型機器人之外，還有一種孩子們關注度比較少，即使看到也不一定會聯想到是機器人的“技能型機器人”。
技能型機器人
比如這種蝴蝶機器人尾載GPS，藉助紅外線攝像機進行協調飛行，在空間裡放置十臺攝像機通過紅外標記對蝴蝶進行感測，從外部協調它們運動，通過智能網絡形成一套控制與監控系統。
機器人在孩子腦海中的進化史
從最初動畫片中虛擬的角色形象，發展到現實生活可以應用的機械裝置，最後自己動手去製造機器人，這個轉變的過程就是孩子在對自己的認知進行刷新和深入。
比起單純去看機器人的動畫片和玩類似的遊戲，我會更傾向於幫助孩子理解真正的機器人都是如何工作和運行的。
我們可以先從它們的運動形態開始描述，再和孩子一步步去拆解不同機器人的內部構造。
01幾何結構分類及其自由度
機器人的結構和分類方法右很多，最常見的結構形式是用座標特性來描述的。在跟孩子做介紹的時候，我們就可以從最常見的這三種機器人裡入手：柱面座標機器人、球面座標機器人、關節式機器人。
它們都能將機械臂伸至可達範圍的任一位置，沿空間三維笛卡爾座標的x,y,z三個軸進行平移運動，但三個機器人的運動方式卻各不相同。
| 柱面座標機器人
這種機器人主要是由垂直柱子、水平移動關節和底座三個部分組成。
當我們將水平關節裝在垂直柱子上時，它就能夠自由伸縮，並沿著垂直方向上下運動。如果再把垂直柱子安在底座上，讓它跟水平關節繞著底座轉動，它的工作空間就形成了一個圓柱面。
| 球面座標機器人
這種機器人，看上去就像一個坦克的炮塔一樣。
它的機械手可以做裡外的伸縮運動，也可以在垂直的平面內擺動，甚至還能繞著底座在水平面上進行轉動。在整個運動範圍之內，它的工作空間就會形成類似球面的一部分。
| 關節式機器人
這種機器人主要由底座、大臂和小臂三個部分組成。
關節式機器人的大臂和小臂，可在通過底座的垂直平面內運動。其大臂和小臂間的關節稱為“肘關節”，大臂和底座間的關節又稱為“肩關節”。
除了垂直平面之外，它在水平平面上的旋轉運動，既可以由肩關節來完成，也可以通過繞底座旋轉來實現。事實上，這種機器人就是因為結構與人類手臂非常相似，所以才被稱為“關節式機器人”。
02編程學習：邏輯能力的培養
當認識了機器人的基本構造之後，就可以製造出整體的形態了。
但空有軀殼的機器人是沒有用的，我們還要教它們如何思考，以及怎麼去理解我們的行為，這就要涉及到基礎的編程學習了。
機器人啟蒙教育中很重要的一點，就是兒童編程學習。
這是一個培養孩子的多種能力的過程，包括動手能力、創造和觀察分析的能力、判斷及歸納數據的能力，並要求孩子能正確的理解與決策，和小夥伴們進行組織實驗，使整個編程路徑具有計劃性和條理性等等。
在這裡也給大家推薦一個兒童編程啟蒙的App吧，是我家Joshua很喜歡玩的，叫Code Karts：
遊戲裡只有一個目的，就是按照給出的指定路徑，讓孩子通過編排上下左右的正確順序，使得小賽車順利衝向終點。
如果順序排錯了的話，小賽車就會撞到牆上，“砰”的爆炸啦：
不過我也只摸索了遊戲前十幾個關卡，後面還有很多隱藏的關卡和玩法，就留給大家去探索~
Code Karts
有趣的機器人讀物
其實關於機器人的讀物，更多是適合大人所閱讀的。但是這些成人讀物中，內容也有些是通俗易懂的，通過我們的理解再傳達給孩子，並沒有什麼難度甚至很有趣哦。
下面是我挑選的幾本比較有意思的書籍，既有適合小朋友的繪本，也有涉及理論方面適合大人深度閱讀的：
1《機器人心裡的藍鳥》
一個壞了心臟的機器人被送到了廢棄場，不再被人類所需要。他一個人躺在廢棄場裡，度過了一個又一個空虛的白晝和漫長的黑夜。
直到一個初冬的早晨，一隻飛累了的藍色小鳥飛到了他的身邊，住進他的心房取暖。從那一天起，他感覺自己的心臟在重新跳動，他決定要把這隻小鳥送到溫暖的南方，哪怕用盡最後一點力氣。
2《溫妮與搗蛋機器人》
溫妮最近特別喜歡去圖書館上藝術課，因為她從中學會了很多東西，甚至每天都樂在其中。一天，大家要學做模型，本來想做一隻狗熊的溫妮，卻做出了一個機器人。為了讓它變成真的機器人，溫妮舉起了魔法棒。接下來，會發生什麼事呢？
天馬行空的想象力，誇張的繪畫手法，細膩的細節處理，相信孩子們在閱讀它的時候，肯定都會被這個生動有趣的故事所吸引。
3《丟了屁股的機器人》
機器人貝貝一不小心丟了屁股，在尋找自己屁股的過程中，他發現了很多像自己屁股的東西，比如：小鳥一家的鳥巢、大熊的架子鼓、小象的帽子、海豹的購物籃...... 不知道最後貝貝找到他的屁股了嗎？
4《What If》
作者Randall Monroe是前NASA的機器人專家，在廣受歡迎的xkcd問答網站上，總是有人向他提出各種各樣匪夷所思的問題，但都被他一個個的用完全科學可行的方式進行了解答。
看上去再無解的疑問，他都會盡力嘗試去找到合理的解釋。因為他相信：再荒誕的問題，都可能有一個科學的答案。
5《發展型機器人：從嬰兒到機器人》
生長型機器人是機器人技術的協作和跨學科作用，通過觀察兒童的認知發展啟發生長規則和機制。它建立在一種想法上，令機器人使用一組固有的生長規則調節它的身體、大腦和環境的實時交互，可以自主獲得越來越複雜的感覺和心理能力。
這本書在心理學、計算機科學、語言學、神經科學和機器人技術上都有自己獨特的見解，對整個快速成長的領域進行了全面的解釋。
6《We, Robot》
我們要如何去區分科幻和科學事實？這本書的作者Mark Meadows就運用了事實、幽默和流行文化，來審視我們最愛的科幻機器人。
過去有哪些設想已經在今天變成現實，又有哪些可能會在明天實現。在書中他還提出了機器人制造者往往會忽略的重要問題。
跟孩子一起製作機器人
01木塞機器人
記得有一次Joshua學校的DIY工藝挑戰主題是“閃光”，意思是製作一些可以讓節日裡的小裝飾變得閃亮起來的東西。其實利用幾個木塞+一點顏料+小裝飾，也許就可以製造出一些非常特別的“金屬朋友”呢。
首先，我們可以通過一些基礎形狀來組成我的機器人，比如切下幾片薄片來當輪子。
然後身體和頭部則由短小而飽滿的軟木塞來組成，再把木塞切成兩半或四分之一，就變成機器人的腿啦。
經過各種形狀的木塞的組合，很快就可以做成各種不同形態的“金屬朋友”們了。
02零件機器人
平時生活中，像是電池、錄音帶、鈕釦、鐵絲、小燈泡......所有這些被人遺忘在角落的小零件，我們都可以靈活利用起來，製作成超萌的零件機器人。
你看，因為這些都是東一個西一個湊起來的零件，有時候多一個少一個，反而可以讓每一個小機器人都變得獨一無二呢。
孩子們會對機器人產生感情嗎？
事實上，這是一個必然的答案。
孩子們最純粹的童真，就是對一個小玩偶、一隻小動物，甚至一株小植物都會產生深厚情感。他們的情感聯結能力，有時候更像是一種執著，一種嚮往，一種精神，並且總能給他們帶來力量。
而機器人最讓人著迷的地方，也許就在於它能滿足孩子們對於將來那些未知的幻想，並不斷激發他們持續不斷的去探索。
就像我們成長過程中，對事物的瞭解都是從0到1，即使這個過程會歷經艱險，但最後得到的那份答案總是讓人欣喜，而探索的這個過程也成為我們人生中的閱歷，充盈著我們的內心。
我相信，通過對機器人的這份好奇和探索，孩子也終將在這份興趣中慢慢充實自己，最終成為更好的自我。
【END】
作者萌芽，學齡前家庭教育品牌【小芽啟萌】創始人，全球婚姻療法和情緒訓練權威機構約翰戈爾曼的首位中國實習治療師。 公眾號萌芽研究所BUD（ID：myyjs_bud）專注於早教啟蒙和親子溝通，是百萬媽媽信賴的育兒號。