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天空中，有一只我們看不見的怪獸在飛行。
它身體的主要成分是淀粉，具體來說是一坨松散的意大利面。亂蓬蓬的面條叢里，伸出兩支像蝸牛那樣的眼柄，托起一雙無神卻難以抗拒的大眼睛。除此之外，看上去柔軟的面條，還牢牢抓著兩顆飽滿的肉丸，那是意大利面常見的配菜。
這只怪獸名叫飛天意面怪（Flying Spaghetti Monster），是一位畢業不久的美國大學生鮑比·亨德森（Bobby Henderson）在2005年創造出來的“神”。
鮑比曾就讀俄勒岡州立大學物理系，當他知道堪薩斯州教育委員會決議允許公立高中開設與神創論有關的課程后，便構思出飛天意面怪以表達抗議和嘲諷。在此基礎上，他創立了“飛天面條神教”（Pastafarianism），教義認為宇宙就是由這只隱形的怪獸創造的——鮑比還在寫給教育委員會的公開信中呼吁，學校里的科學課堂應給予這位創世神足夠的重視。
在那之后，這個因諷刺神創論而被締造的“神”，卻意外地吸引到世界各地的信眾。他們甚至在一部分國家和地區，讓自己信仰的“飛天面條神教”成為了官方認可的宗教。或許只是巧合吧，最近出現了一只機器人，身形也像是許多根面條聚在一起的樣子，而它也會用那些面條般的觸手緊緊抓住一個球……
圖片來源：原論文
“面條”是如何卷起來的
21世紀的機器人，能跑步能跳舞，能深入核電廠的廢墟檢測輻射水平，能在月球上四處探索未知的空間……仿佛人類能做的事機器人能做，人類做不到的事機器人也能做。不過，在全面潰敗之前，人類仍有一些獨到的技能，尚未被機器人攻克。
其中之一便是抓取技能。不論馬克杯還是紙杯，不論足球還是氣球，不論一根香蕉還是一串葡萄，我們可以輕易拿起各種各樣的物體，根據它的形狀和質地來決定要施加怎樣的力——這對人類來說通常不是太復雜的計算，在我們還沒意識到的時候，大腦可能早就完成了決策。
圖片來源：Tenor
但對機器人而言，抓取物體從來不是簡單直接的任務。特別是遇到形狀不規則的物件，它們很少能做出合適的抓取動作，常常表現得笨拙又好笑，讓人聯想起一些被故意設置了地獄參數而抓不到娃娃的娃娃機。
多年以來，總有不少科學家在挑戰這道世界難題。于是，我們隔三岔五便會在科技新聞里看到，又有新的機器人為抓取而生，技能更上一個臺階。今年10月，形如面條的觸手機器人（tentacle robot）出現在人們眼前。
充氣后，172千帕的內部壓強，可以讓“面條”高度卷曲（圖片來源：原論文）
它來自哈佛大學工程與應用科學學院（SEAS），可以靠一組細長的觸手纏住物體。科學家說它和水母有些相似，這類動物會將自己的觸手黏在獵物身上。而對機器人來說，一根觸手力量弱小，但有12根觸手一起工作，抓緊物體就變得容易，形狀不規則的“獵物”也能應對。
只不過，機器人的觸手抓住獵物后，不會像許多水母那樣釋放毒素讓獵物癱瘓。畢竟，它被設計出來并不是為了捕食哪種動物，抓取和搬運才是主要功能。沒有工作的時候，機器人的觸手們會自然地垂下；而當工作來臨時，觸手可以迅速卷曲起來抓住物體。
這些靈動的觸手，是依靠充氣和放氣來控制的。言下之意，它們是中空的，更像意大利面家族里的吸管面（Bucatini）。沒有充氣的情況下，這些面條處在放松狀態，充氣后則會卷曲，成為抓取工具。
管壁一邊厚一邊薄，充氣后可變彎（圖片來源：原論文、Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS）
每根“吸管面”大約有30厘米長，由一種硅橡膠制成，是彈性體。重點在于管壁的厚度并不均勻，一側比較厚，另一側比較薄。如此一來，“吸管面”被打氣之后可以變得高度彎曲，從而有更多的區域能和它要抓取的物體發生接觸。這樣的12根面條，排列為兩個圓圈，外圈直徑5厘米，內圈2.5厘米，它們共同組成了機器人的抓手。
而當機器人抓住物體并搬運到目的地，操控者想讓它撒手的話，只要將面條放氣，它就會回歸自然下垂的形態。
抓取不同的物體時，需要的力道總有不同。可以說，每種物體都會帶來一項新的任務，可能需要具體問題具體分析。在從前的許多研究中，科學家常常用到復雜的算法，根據物體本身的屬性或機器人與物體接觸時的狀態，來決定每一次抓取要用怎樣的動作。
不過，這只面條機器人不需要智能的動作規劃，不依靠感知或反饋的數據來調整姿勢，省去了機器學習的過程，僅憑充氣這一種簡單的控制方法，便可在一定的尺寸范圍內，抓住各種形狀的物體。
以不變應萬變
所以，它都能抓些什么？
先從形狀比較簡單的物體講起。開頭展示的抓球只是其中之一，科學家還讓機器人支配過一個空心的圓柱（筒）。當圓柱躺平的時候，卷起來的機器人可以把它穩穩拿捏，并傳送到指定位置；當圓柱立起來的時候，讓機器人從內部抓起它來，同樣不在話下。
充氣、抓取圓柱、傳送到特定位置、放手（圖片來源：原論文）
機器人的另外一個抓取對象，是一副樹狀的小架子。它有8條枝杈，比球體或圓柱的形狀更復雜，可供機器人接觸的邊界更不規則——在研究者眼中，這代表著一項新的抓握任務，與傳統抓握有本質區別。
但在機器人的抓手面前，這項新任務似乎沒有帶來額外的難度：80次抓取測試的成功率超過90%。于是，科學家又設置了附加題，不讓機器人從“樹”的正上方直接抓取，而是往旁邊偏移一段距離（如1厘米、2厘米、3厘米）再出手纏住目標。
結果發現，稍稍錯位影響不大，面條機器人對位置誤差的容忍度很高，當抓手中心軸與目標物體的中心軸之間，相隔0.6個物體半徑那么遠的距離，抓取（并短距離搬運）的成功率仍然居高不下。如果想動搖機器人的成績，還需讓抓手偏移到更遠的位置再開始行動。
左為從正上方抓取，中為偏移0.6個物體半徑后抓取，右為偏離1個物體半徑后抓取但失敗（圖片來源：原論文）
面條機器人出色的能力，讓科學家感到欣慰。假如你覺得，實驗室里的“樹”不算什么，現實世界會有更多結構復雜的貨物等著它來支配。
比如，許多人喜歡在家里養育花草，而小型盆栽已經成為了機器人的目標。當內部壓強為172千帕的時候，卷曲的面條順利拎起了一盆植物。
圖片來源：原論文
還有另外幾株盆栽，雖說各有各的形態，但都逃不出相似的命運。一些形狀不規則的玩具，以及一座小型三腳架，也被機器人用同一種方式捕獲。以不變應萬變，研究者最欣賞的就是這只機器人的適應性。它或許沒有像傳說中的“飛天意面怪”一樣創造萬物，但可以用12只靈活的觸手，將許多不同的物體玩弄于股掌。
圖片來源：原論文
這只機器人的誕生并非一蹴而就。研究者在倒模制造前，已經在電腦上用模擬實驗測試了面條機器人的能力：看面條抓手應該如何排布，或者說排成的兩個圓圈應有多大直徑，才能實現更高的抓取成功率。
模擬實驗（圖片來源：原論文）
它在現實世界成功捕捉獵物之前，大概已經在虛擬世界失敗無數次了。當然，現實世界里依然會有不少失敗，而科學家也依然需要繼續努力。
如果上網時遇到“證明你不是機器人”的驗證程序，告訴它你抓取物體的能力比機器人強，也不能幫你通過驗證。
原論文：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209819119
參考鏈接：https://www.seas.harvard.edu/news/2022/10/tentacle-robot-can-gently-grasp-fragile-objectshttps://www.nytimes.com/2005/08/29/arts/design/but-is-there-intelligent-spaghetti-out-there.htmlhttps://www.nsri.org.za/2012/02/how-jellyfish-sting/
