Our Narratives

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斯坦福大学电脑博士生 ,

Toki Migimatsu , 解说机器人的手臂如何建造


作者: 艾德琳 2018-9-29

 

“你知道人的手臂可以转动的角度超过一百多种?”


“你知道如何让机器人的手臂做任何人类手臂可以做的动作 ? ”


“你知道建造机器人时,学习什麽科目最重要 ? ”


当我坐下访问这位在斯坦福大学主修电脑的博士生时 , Toki Migimatsu (右松孝齐) 告诉我的第一句话就是 , “人的手臂可以转动的角度超过一百多种 . ”  我听到这亇数据吓了一跳 , 因为它远超过我的认知。他还告诉我 , 他已将全部手臂可移动的空间位置定位 , 并建立人类手臂肌肉动作的空间位置分佈图 .

Courtesy: Toki Migimatsu

我很好奇他如何完成这样艰钜的工作 ? 他解释他先研究人类手臂肌肉的最小细胞单位 , 亦即肌纤维如何运作 .  然後再用核磁共振 (MRI) 收集手臂在不同动作及位置时 , 肌肉结构形成的叁度空间形象 , 为此他一共收集了one terabyte 组数据 ,进而模拟手臂移动时肌纤维收缩的情况,建立电脑模型,以高效能电脑演算 (algorithms) 及时预测肌肉的重力 .   这项巨大的工程是他在斯坦福大学攻读大学部时完成的 ,  这也是最令我钦佩他的地方.


除了核磁共振的使用,他还使用功能性磁振造影(fMRI),测量手臂活动时引发的人脑信号 . 企图寻找人脑信号和肌肉啓动的関联,试图瞭解大脑如何操控肌肉 . 这就是所谓的肌肉模型 。由於核磁共振不可能同步记录人脑信号和肌肉啓动 , 测试者的手臂都会戴著定位和力传感器 , 电脑肌肉模型即可预测肌肉的啓动 .


瞭解人脑如何操控肌肉,对神经外科手术、肌肉骨骼手术 、与复建医学有著重大的影响 . 同时,由於肌肉模型和机器人的电脑演算相互兼容,它可以和可穿戴机械 (exoskeletons)或机器人助理合成一体 . 因为两者都必须能和人类密切互动 .

Courtesy: Toki Migimatsu,  the musculoskeletal model figure

Toki 从小最喜欢玩乐高积木 (LEGO) , 而且积木愈大愈好 . 他也喜欢将老旧的电子产品拆开 , 研究如何运作 , 再安装回去 . 当然他并非只有左脑特别发达 . 他每天花 2 , 3小练钢琴 ,高一时就拿到12级别的证书 .  至於写电脑程式 , 他是到了上大学才开始学的 .


在斯坦福唸大学部主修电脑学时 , 紧凑的课程充满挑战。读不完的书,写不完的作业 , 常常让他喘不过气来 . 他每天只能睡6个小时 . 如果想弹钢琴轻松一下,那天就只能睡4个小时 .


建造机器人手臂时,哪些科目最有用 ? Toki 认为电脑演算最需高等数学能力, 在建构机器人时 , 对物理的深度瞭解也很重要 .

  

去年暑假 Toki 在 Nissan 日产汽车的无人车驾驶部门实习 . 今年九月他开始攻读博士学位,希望专注於人工智慧的研究: 发展更有效的电脑演算 , 让机器人融入人类的生活中 . Toki 笑著问 :「如果有一天他能做出聪明的机器人,帮忙人类分担工作 、洗碗、 打扫房间,那不是很好吗 ?」