“科技视野” 系列之八
世博会与科技创新
“一切源于世博会”，我们生活中许多熟悉的科技产品都首次亮相于世博会，创新精神是世博会永远的主题。2010年上海世博会，让世人享受了一场科技的盛宴，开启了人们畅游梦幻科技之旅。
【正E视点】
机器也传奇
——从世博会拉小提琴的机器人说起
吴 坚
网友“元素的颂歌”在百度的小提琴吧发贴《大家看了世博日本馆机器人拉小提琴吗？》他在贴中写到：
“虽然把一曲简单的茉莉花拉得没太多感情，可是由一个机器人完成的，音准不用说了，弓法也还行，而且还会揉弦，这项任务由一个真人去做至少得学个一年半载才能到这种程度吧，那机器人太帅了。”
其他网友纷纷跟贴，网友Abby的实验室说：“嗯，我看到了。当时想的也是：不简单！拉得比我好……”网友122班莱科宁说：“这个太恐怖了，机器人相比人来说，最大的优势是音准把握得好，一点都不差”……
看来，它也被它的同行欣赏，那么，你喜欢这个机器人吗？你是否思考过这个机器人的复杂性，以及要用怎样的科技和智慧来创造它？假如你还尚未思考和自问，那也没有关系，有一句永远及时的话可以告诉我们——从现在开始！
要了解创造机器人的技术？我想先和大家分享一次我哥对我的“另类启迪”！
2000年暑假，我哥放假回家探亲，他的特点是喜欢教导我，并乐此不疲，而我的特点是反感教导，且刀枪不入！当然，有些时候，我也还是可以聆听他的教育，毕竟是我哥嘛！这次在饭桌上，他突然对我说：“你知道你‘夹菜’这个动作有多复杂吗？”我很莫名其妙地看着他说：“什么？复杂？”我马上当着他的面重新做了一次，两秒就完成了把一块肉从盘夹到嘴里的全过程。我很得意说：“简单，不复杂呀！”他笑说：“你做起来是很简单，但这个过程实际是非常复杂的。”
“首先，你的眼睛要看到菜，然后把菜的信息报告给大脑，大脑要计算出菜距离你的相对位置和距离，锁定目标菜后，随即将给你的手指、手掌、手腕、小臂、上臂、肩胛和后背等几十条肌肉发送N百个神经指令使它们收缩或放松。这个收缩或放松是高度协调的，比如说，你在收缩你三角肌和胸大肌的同时要放松你肩背部的多条肌肉，这样才能使你上臂向前抬起；你在收缩宏三头肌的同时要放松宏二头肌，这样你的小臂才能向前伸展，而你的手指、手掌、手腕里更多的小肌肉都做着同样高度协调的收缩和放松，使你手指夹持的筷子能够张开并做好夹菜前的准备；筷子在向着菜的方向移动的时候，你的眼睛开始和大脑密切交流，它将时刻把向前移动的筷子到菜之间距离变化报告给大脑，使大脑能够根据这些变化不断地发出新的指令来调整和修正手臂的移动状态，确保筷子移动方向是正确的。”
“我们可以把眼脑之间信息交流描述为这样的对话：到那里了？半程，但好像有点向左偏离，请调整，好的，没问题，继续前进，到了吗？还没到！但快了！就快到了，再前进一点，马上到……经过这样数十次以上交流，筷子才能准确地到达了目标菜的位置。这时，大脑根据眼睛传回的最新信息——已经到了，立即向手臂的各条肌肉发送出停止收缩和放松的指令，以使向前移动的筷子停止下来。同时，给你的手指、手掌、手腕的相关数十条肌肉发送N条新指令，使它们收缩或放松，让你手指能将筷子在目标菜的并合——夹住菜！到这里，你实际才完成了一半任务，把菜夹回到你口中的过程和去夹菜是同样复杂的，依旧需要眼睛和大脑不断的交流距离和方向的变化信息，用以调整和修正手臂的移动状态，高了的话，你就会把菜送到鼻子上去，偏了的话，那菜就将撞到腮帮子……现在，你还觉得你夹菜容易吗？”
当时的我听得目瞪口呆，因为，从来没有人对我说过这样复杂的夹菜过程，我哥又继续补充道：“尽管这个过程是复杂的，但我们都能瞬间完成，这就是人脑神奇的地方，在你做这个简单动作的时候，你眼睛和大脑会有上百次信息交流，大脑会向所有有关肌肉发送数千条指令来驱动你全身的肌肉，其中，假如有一个信息或指令发生了错误，你的动作就会失败，菜就不会送到你的口中。”
我哥这次给我的教育是如此深刻，那之后的很多年里，我经常会下意识地思考我正在做的某些简单动作，如：用钥匙去开门，挠痒，掏耳朵等等，每次思考又都使我感慨这些简单动作背后复杂的控制系统！感慨人和动物的神奇！
读到这里，你是否和我有相近的感受呢？为什么要先给大家分享我“夹菜”的受教经历，因为，我们只有了解了简单动作也要有复杂控制系统后，我们才能真正理解机器人需要怎样的技术。
现在我们可以来围观拉小提琴的机器人了，它是自己走出来的，拉了一曲《茉莉花》，挥手致意，再自己走回去。说心里话，他行走的动作很笨拙，甚至无法与三岁的人类孩子相比，拉琴并不算好，严重缺乏人对音乐的情感表达……但它的笨拙和感情缺失并没影响我们对它投以敬意！因为，我们对它敬意不来自它的表演，而是来自使它表演背后的那个复杂的人造的控制系统。
这个机器人有一台强大的电脑来作为自己的行动控制中心——“大脑”，这台电脑将为它行动提供一切的活动指令，和人脑一样是这个系统的总司令部。
它的每一个关节处都有至少两个独立的电磁驱动器，这些电磁驱动器就相当于我们的肌肉，收到指令的可以精密运转，使关节可以按一定方向和幅度精确活动，这里，精确是必须的，因为动作上一点点的松散，都会导致它琴弦拉偏，造成跑调问题。
它身体内部布满了电线，与“大脑”、电源及各关节的电磁驱动器相连，构成它“神经中枢与网络”，尽管它的神经系统和人的神经系统不可以相提并论，但它实现了人类神经系统的部分初级功能。
它有个平衡传感器——“小脑”，是用来使它平衡不倒的，这个“小脑”的任务是向“大脑”报告机器人重心偏移情况，“大脑”将根据“小脑”提供的偏移数据调整步伐，使它不至于在行走中摔倒。两足行走技术是机器人科技数十年来的攻关难点，虽然已经成功了，但还很不成熟，尽管如此，它也决不失为是科技的奇迹。
它用小提琴拉《茉莉花》不是一套音乐程序，而是一套动作程序，而开发这套动作程序可以用极端繁重和艰难来形容。开发过程大概是这样的，开发设计人员先要记录真人音乐家用小提琴拉《茉莉花》动作细节及琴弦位置变化，将这连贯动作分解成小的可以编程的动作单元，逐个为每个动作单元编写机器人可以执行的动作驱动程序和指令，最后再把这套程序输入机器人的“大脑”里，表演的时候就是启动这套动作程序，从头到尾执行这个程序指令集合。说到这里，你了解拉小提琴的机器人了吗？它是当今世界前沿科技的集大成者，是机器人中的传奇之作！
我曾见过行走中被人推而不倒的机器人，对弈国际象棋大师的机器人，过可以和人聊天的机器人……我知道，它们正在向类生命系统的方向演进着，未来是机器人的时代，就如今天是电脑和网络的时代。回首人类曾走过的路，相比较百年前的世界，我们生存在科幻小说的世界里，有高楼、卫星、电脑、网络、视频手机……谁说在接下来的一百年，地球上不会是人和机器人共存的世界，再回顾千年前的世界，科技才刚刚起步，谁敢说千年之后，生命不会和机器结合，使人类能够超越地球去探索宇宙的边疆？
一个新造物的纪元缓缓拉开了它的帷幕，那么，就让我们去迎接这新造物时代的辉煌吧！
（作者系翔宇昆虫博物馆馆长）
【我看世博】
牵手世博 牵手世界
宝应实验初中08级13班 潘光亚
有这样一个台阶，将人类的文明一次次提升；有这样一个舞台，吸引着全世界的目光；有这样一次盛会，让五大洲的灿烂文化碰撞，产生新的火花。这，就是世博会。
2010年5月1日晚，浦江两岸的灯光照亮了中国，照亮了世界，在《茉莉花》优美的旋律中，上海世博会开始了她184天的精彩展示。中国终于与世博牵手同行。然而，回眸历史，这牵手的过程，太不容易……
1851年，第一届世博会在英国伦敦开幕，水晶宫的风采令世界折服，而梳着长辫子的清政府官员却认为这是洋人的“赛奇会”，不值一提，中国紧关着她早该打开的大门。到了1893年的美国芝加哥世博会，中国这头睡狮仍在沉睡，而柯达相机、摩天轮、卡内基的钢铁、洛克菲勒的石油和铁路，一步步将美国变成了世界强国。中国的近邻日本历经十年的明治维新，也已经发展起来，夺取了美国一半的绿茶市场。
文明之火是挡不住的，1902年，梁启超在《新中国未来记》中寄托世博强国梦，1910年，陆士谔在《新中国》里亦写下世博强国的文学变奏，一代文人的世博狂想曲拉开了那扇久闭的大门。
1933年，还是芝加哥，还是世博会，中国民间商会组成的代表团为中国人带来了无限荣耀，丝绸、茶叶、珠宝，中国的特色令无数外国人赞叹，而代表团回国后，等来的却是国民政府的“国进民退”政策，中国与世博渐行渐远。
当天安门的五星红旗冉冉升起，当中国人民站起来，当改革开放的春风吹遍神州大地，1982年，新中国迎来了她的第一次世博——诺克维斯尔世博会。中国馆前等待参观的队伍，是世界渴望了解中国的目光。从1982年到2005年，中国共参加14届各类世博会，向世界展示了中国腾飞的步伐。2002年12月3日，中国上海获得了世博会举办权，那扇曾经被迫打开的大门，现在却敞开迎接五湖四海的宾朋！从观望者到尝试者再到主办者，中国走过了不平凡的百年。中国的巨变、中国的魅力以及中国人表现出的风度与精神，使中国与世界人民一起，关注人类的未来与发展。
“城市，让生活更美好”，上海为世界提供一座具有清新空气、洁净水质、优美环境，有着良好环境道德的市民的世界一流生态城市。国人为世博付出的努力有了回报，让无数梦想腾飞的世博也会在中国这片热土上，带领中国，牵手世界！
一场低碳节能的科技盛宴
宝应实验小学 陶 翔
在资源和环境的双重压力下，“低碳环保”已经成为每个现代人必须适应的生活方式，这也是2010上海世博会的“题中之意”。今年暑假，我有幸在集团的安排下和同事们去世博园区一睹各个场馆的风采。无论是场馆的外观材质、场馆内部的点滴细节，还是各种论坛的嘉宾热议，处处都彰显着“低碳环保”的理念。
在世博园区，日本馆特别引人关注，这座名为“紫蚕岛”、外形通体紫色的大型建筑顶上有三根突起的触角，表面采用了ETFE薄膜材料，具有最大限度的透光性，内部包裹有非晶体的太阳能电池，可以利用太阳能发电。
三根突起的“触角”和弧形表面的三个“鼻孔”具有“呼吸”功能，被称为“循环呼吸柱”。外部光线进入建筑可以实现日本馆中央部分的室内自然采光，下雨时呼吸柱会自动蓄水，并将汇集到的雨水从屋顶洒落，不但能清洁屋顶，还能降低室内温度。呼吸柱还能把自然风引入馆内，降低馆内的空调负荷。
在日本馆的第二展区中，我们可以看到“零排放城市”所需要的20多种环境技术，包括发电地板、发电窗、家用燃料电池组合、有机EL照明、二氧化碳分离回收储藏技术等。站在发电地板上踩踏几脚或蹦跳几次，就可以点亮周围50至100个发光二极管灯泡，前方的电子屏幕上会显示出发电的数值以及世博会期间游客经过这块地板时的总发电量。发电窗户同样是小小的发电机，这种贴有透明薄型太阳电池的窗玻璃兼具发电和透光功能，拓展了太阳能电池在建筑上的应用范围。
当然，“低碳生活”应该渗透进生活的各个方面。丹麦是知名的“绿色国度”，提倡“零排放出行”，场馆外放置了许多自行车。还有我们在世博园区的意大利馆、丹麦馆等场馆都看到了造型简约、现代感十足的沙发、椅子等家居产品。也许这些正体现着“低碳家居”的生活理念，其实就是简约不简单地生活。
其实，千年前古人早已深谙“低碳”理念，在城市足迹馆展出的300多件海内外文物中，我们发现了中国古人的“低碳”生活印迹。这座西汉时期的彩绘铜雁鱼灯在使用时需要先往大雁的腹中放入一些水，点燃灯油后油烟会被灯罩遮住，只能通过内置通道溶入水中，不会污染环境。这不仅让我们非常感慨，千年前的先人已经具备了“低碳”的生活智慧，我们更应该从身边做起。
上海世博的确是一场低碳节能的科技盛宴。世博会不是童话，是梦想的起源，“一切始于世博会”，这就是世博会的科技魅力。
世博中的科技
宝应中学09级9班 生 昊
一个小小的世博园区，蕴含着数千年来人类文化的精髓，包含了人类最先进的科技成果，象征着的却是人类的整个未来！未来将是怎样？
看吧！你怎么也不会想到那奢华的阿联酋“沙丘”使用的都是可循环利用的环保材料；英国馆外部伸展出大量带有光源的触须，可随风晃动，在晚上可以变换美丽色彩和图案；德国馆内有一个超大的金属球，内设感应装置，能对人群的动作及呼声做出回应；还有那西班牙馆里的一个超大“婴儿”，只见他不断地环视着人群，不时还向人们招招手，发生“咯咯”的笑声，看着惹人喜爱。
当你着迷于金属闪亮的光泽，沉浸于灿烂的色彩时，日本产业馆里却静静地飘着“夏雪”，轻盈地洒落，我们的心顿时静了下来；丹麦馆里，小美人鱼静静坐在水池中央的岩石上，痴痴地望着湛蓝如镜的水面，凝眸索思。她在想什么？人们纷纷展开联想：蓝天下、碧海上，海鸥轻鸣着在低空盘旋，小美人鱼坐在海边的一块礁岩上，用清澈的海水梳洗着自己绸缎般的头发，尾巴将海水拍得飞溅……
走过世博，留下的是一份期盼，期盼着未来那美好的生活。畅想吧，智能化的机器人，快速的飞行器，别忘了那湛蓝的天空，清澈的绿水……
【世博趣闻】
“时间舱”与爱因斯坦的信
在1938年埋下的巨大的“时间舱”里，爱因斯坦写给5000年后的一封短信只占据了一个小小的角落。其余的大部分空间里，装着不同的布料、金属、种子和日常生活用品，包括电话、电动剃须刀、丘比特娃娃，甚至还有一包万宝路香烟。
这是美国西屋电气公司为了迎接第二年将举行的纽约世博会所准备的特殊礼物。为了配合当届世博会“未来世界”的主题，他们决定在世博会场馆地下，埋入一个装有当代文明记录的容器，并在地面的石碑上注明：直到5000年后才能打开。
这个穿越时空的礼物，有着铬铜合金制成的外壳，看起来就像一个两米长的巨大的子弹。它里面所装载的，除了那些让当时人们自豪的科学发明和日常用品，还包括一段纪录片、存有超过1000万字文档的微缩胶片，以及三位“对时代做出巨大贡献”的人给后代的留言，其中就包括爱因斯坦。
不过，相比于为科技高速发展而自豪的普通人，这位“划时代的物理学家”所表达的内容，沉重得有些不大协调。他在信中写道：
“我们的时代充满了创造性的发明，这也大大方便了我们的生活。我们使用电能把人类从繁重的体力劳动中解放出来。我们能横渡大洋，我们学会了飞行，甚至通过电波，我们能轻松地把消息传送到世界的每一个角落。但是，商品的生产和分配却完全是无组织的，人们不得不为自己的生计焦虑地奔忙。而生活在不同国家的人们，总是过一段时间就要互相杀戮。这让每个想到将来的人，都会充满忧虑和恐惧。”
“这是因为，与那些真正为社会做出贡献的人相比，普通大众的智力水平和道德品格都要低得多。我相信我们的后人，应当会怀着一种理所当然的优越感，来阅读上面这几行文字吧。”
当时，许多科学发现被应用于军事，转化为更加先进的武器，推动着人们相互的杀戮与争夺。这也是为什么爱因斯坦会这样表达自己对“普通大众智力水平和道德品格”的不满。在他看来，当时的社会科技迅猛发展，而人文环境则每况愈下。科学家们所写的“经”，被这些普通人“念歪”了。
而那个“时间舱”，则一直静静地躺在纽约法拉盛草原－可罗娜公园（Flushing Meadows Corona Park）里。1965 年，为了迎接在纽约举行的又一次世博会，一个新的“时间舱”，被埋在了相邻的地方。在这个被命名为“时间舱II”的容器里，装入了近20年的新鲜玩意儿，包括信用卡、塑料心脏瓣膜，还有一张披头士唱片。不过却再没有科学家们写给后代的留言。
如今，埋下一个自己的“时间舱”，已经成为每个世博会主办城市的惯例。在考古学家的眼中，“时间舱”是当代人承担起的“责任”。70年前，亚特兰大奥格尔索普大学校长雅各布就曾评价说，记录着当代文明的“时间舱”，能够让后人还原我们的生活。
但它的影响显然远不止于此。至少，这封爱因斯坦写给5000年后人们的信，已经被时间的信使带给了每一个人。总有人在读到这些文字时，会停下来想一想科技与人文的关系，想一想人类社会所缺乏的那些东西。
只是大多数人都顾不上这些。当人们的目光不断聚焦于科技、经济的高速发展时，人类关于文明的反思，也像“时间舱”里爱因斯坦的那封信一样，被遗忘在了一个小小的角落。
——来源于《中国青年报》
【世博讲台】
世博会与人类文明
陈燮君
世博会开创伊始就是一个展示新产品和新技术的舞台，许多我们熟悉的生活中的用品都首次现身于世博会。世博会有一个著名的口号：一切源于世博会。创新精神是世博会永远的主题。
世博会的创新首先是体现在总体内容的指向上。从1851年伦敦和1867年巴黎对工业技术的关注，1873年维也纳对农业的倾情开始，世博会逐步摆脱固有的框架。1898年巴黎和1893年芝加哥开创了现代城市美化运动的先河，城市和建筑技术与艺术成为世博会的重要展示内容；芝加哥世博会引入了娱乐和市民生活的内容；以2000年汉诺威为代表的近几届世博会更加注重科技与自然的和谐，环境保护和可持续发展。
世博会的创新还体现在具体展品和展示方式上。很多富有创意的发明都是首先在世博会中展出，进而才引起世人关注。比如1851年，第一届世博会就出现闹钟、蒸汽推动纺织机等；1853年纽约世博会首先展出了电梯；1855年巴黎世博会首先展出了缝纫机，之后陆续有炼钢工艺、电话、留声机、打字机、电报等，都是首先在世博会上展出的；1878年巴黎世博会展出了电灯、汽油驱动的汽车；1900年巴黎世博会出现了电影；1918年世博会出现彩色胶卷；1970年大阪世博会直接促进了日本建造新干线。世博会的创新促进了科技文化知识的传播和普及。
一般人可能都认为世博会是一项经济活动，其实它又是一项十分重要的文化活动。就世博会的文化内涵而言，包括两个层面，一是科技文化，二是人文文化。两者以不同方式体现在衣食住行等城市人的日常生活中。世博会的经济活动具有明显的文化特征，反映了人类文明的最新成果。那些经济成果，可以通过各种各样的文化手段来进行表现，直接或间接地反映了人文精神。世博会又是一个世界文化交流的大舞台，各国、各民族的文化在这个舞台上竞相争艳，百花齐放，为我们展示了一个缤纷多彩的世界。世博会的文化影响力是人类文明进步的一种有效的助推器。
在1967年加拿大世博会的场馆内，人们可以欣赏和了解到加拿大的地理风貌、自然资源、历史、生活方式等。希腊专馆着重展示的是希腊在文学、艺术、科技等领域所取得的成就，向人们介绍从古至今希腊久远的历史。捷克斯洛伐克之所以成为这一届世博会最成功的专馆之一，原因在于他们对艺术珍品与人类文化遗产的展示，尤其是精美的绘画与雕塑作品更是令观众真切地感受到了文化与艺术的震撼。仅《圣婴的诞生》——这座塑造了数百个人物的著名雕塑作品就足以使观众们不虚此行。
在这里，世博会的文化还延续成了教育。一位在孩提时参加了1939年纽约世博会的参观者是这样说的：“我从来没有忘记过这届世博会。我觉得，它给了我一个更好的角度来思考人类的梦想、志向、希望，和人类的种种建造活动所带来的后果……对于我来讲，这届世博会就好比是一个梦，也是一个讲述着未来‘明日新世界’的现实，更是奉献给所有敢于梦想，并敢于将梦想转化为现实的人们的一个不朽的纪念碑……”
世博与文博对文化的共同关注，说明文化可以超越时空，文化的撞击是心灵的撞击。走进世博会与博物馆，检阅的是文化的遗产，寻觅的是人类的文明，解读的是历史的智慧，感悟的是艺术的哲理，抒发的是人文的情怀，守望的是精神的家园。
——来源于《新华日报》