《科技创新与品牌》杂志社科学论

古代机械人溯源

  据史料记载,早在西周时期,中国就已出现能歌善舞的伶人机械人;古代机械人不仅精巧,用途也很广泛。古代机械人是封建社会的劳动人民研制出的自动机械物体,是现代机器人的雏形。人们对机器人的幻想与追求已有几千年的历史。

宋代科学家沈括

  在我国古代文献中,有不少关于机械人的记载。这些机械人,会做某些动作,甚至能发出很简单的语言。这种机械人按照当时的历史条件来说是很先进的。可惜几千年来,我国传统的儒家思想,却认为这些东西都是“奇技淫巧”、“玩物丧志”,既无益处,又无多大用处,因此历来没有加以扶持提倡,促进它的发展,以致逐渐趋于湮没失传。这些古代的机械人,完全不具备某些思维的功能,也不具备视觉、听觉等某些感觉功能,所以同现代的机器人是大有区别。
  关于机械人的记述,最早出现于战国时人列御寇的《列子•汤问》。书中说,周穆王到西方巡游,回朝时经过昆仑山下,路上遇到一个名偃师的民间艺人,正在让一个木偶人表演技艺。这木偶人会走路,会一俯一仰,还会唱歌舞蹈,都合乎节拍;“千变万化,惟意所适”。穆王看得呆了,以为是一个真人,就与他的宠妃盛姬和一班随从人员一同观赏。表演将结束时,那木偶人的眼珠子“秋波流盼,美目传情”,好象是挑引穆王的姬妾;穆王大怒,要马上诛杀偃师,偃师大惧,立刻把木偶人拆散给穆王看,原来全是用皮革、木头做材料,用胶漆和各种颜色粘合涂饰而成的。里面所有的内脏,也无一不是假的。这时,穆王不禁转怒为喜,赞叹道:“木偶人竟然同造化生成的真人一模一样,真是巧妙啊!”
  唐代诗人李商隐有一首写得很好的题为《宫妓》的政治讽喻诗,使用了偃师的故事。诗云:“珠簿轻明拂玉墀,披香宫殿斗腰肢;不须看尽鱼龙戏,终遣君王怒偃师。”唐代的皇帝,多数是昏庸荒淫,只知尽情享乐,不理国事。此诗说,那些皇帝后妃们,坐在珠帘低垂的宫殿里,观看宫妓(宫中歌舞女)表演歌舞,悦目赏心,非常快意;比之周穆王因看了偃师的木偶戏而惹起恼怒好得多啊。
  晋人傅玄《傅子》记载,三国时,魏国有个著名的能工巧匠马钧,奉魏明帝之命,制造了一批木偶人,会击鼓吹箫,会作跳丸(向空中抛接小球)、掷剑、在绳上倒立等等动作。
  《资治通鉴》记载,隋炀帝时,在皇宫中设立皇家图书馆,有房舍十四间;所有窗户、床褥、书橱、帐幔,都极为华贵。每三间开一个供出入的门户。各门都有锦幔垂下来;户上藏着两个飞仙。户外的地下设置机关。炀帝来到图书馆时,有宫女手捧香炉前行。宫女一踏着机关,就有两个飞仙下来,把锦幔收起,仍回到户上。门扇和书橱也都会自动开启。炀帝退出后,门户和书橱都立即自动关闭,锦幔也仍旧垂下来。

记里鼓车


  唐人李延寿修撰的《北史》记载: 柳巧,少聪敏,读书万卷,善属文。隋炀帝时,柳巧官拜秘书监。炀帝很喜欢他,每与后妃们饮酒,饮得高兴时,即召柳巧入宫,同帝共榻,情同知己。炀帝仍以不能在夜间随时召对为憾事,乃令巧匠刻造一个木人,模仿柳巧的形貌,内设机关,能起坐拜伏。炀帝每于月下同妃嫔们饮酒,即命人把这个木偶人置于座前,互相劝酒,欢笑取乐。
  唐人张族《朝野佥载》记载,殷文亮曾为县令,好饮酒。他心思灵巧,用木刻造一个童子,穿上彩衣,会拿酒杯劝酒。又刻造一个妓女,会唱歌吹笙,合乎节拍。主人饮酒未完时,那妓女会唱歌吹笙,表示劝酒。酒没有饮尽,那童子就不肯接过酒杯。《朝野佥载》又载,有一个心思很灵巧的工匠杨务廉、曾用木刻成一个僧人,手执木碗,会向人行乞。人们把钱投入碗内,满碗时,会触动机关,这僧人就会说出“布施”(施舍)两字。市民们很喜欢听这个声音,于是多次竟相投钱,一日可得钱数千枚。
  《古今图书集成•考工典》记载,唐人马待封为皇后制造梳妆用具,中央设一镜台,台下有两层,每层都有门户。皇后在台前打开镜奁,触动了机关,台下门户即自动开启,有一个木妇人出来,拿木梳献上。皇后接过木梳,木妇人即退入门内。其他面脂、妆粉、眉黛、髻花等,皆由木妇人从门内送出。皇后用过了各种妆扮用具后,各门随即自动关闭如旧。
  宋代科学家沈括《梦溪笔谈》记载,庆历(宋仁宗年号)年间,有一个姓李的术士,用木刻制一个钟馗(古代相传是捉鬼之神),高二三尺,右手拿铁简。以香饵放置在钟馗左手里,引诱老鼠。老鼠闻到香味,缘手而上,偷食香饵,木人马上用左手抓住老鼠,用右手的铁简打死它。又清人汤球《晋阳秋辑本》记载,欧纯,衡阳人,甚有巧思,制作一个鼠市(供老鼠活动的装置),周围长丈余,开有四个门,每门都站着一个守门的木人。他把四五只老鼠放入鼠市,老鼠们东奔西窜,想从门冲出,木人即举起手中的木椎,加以截击。每个门都是这样,因此老鼠无法逃出。
  以上所记载的机械人,都是供封建统治者生活上的需要,或作为娱乐工具的。此外,还有某些机械人,对人类的生产或工作,可以起一定的辅助作用。例如指南车和记里鼓车,可以在行车、进军时,起定向、记里的作用。古代的指南车,车上装置一个机械人,车子虽然随时改变行进的方向,而那个机械人的手臂,却始终指向南方。它是通过齿轮系统起作用,而不是运用磁性司南的原理而起作用的(指南针是运用磁性作用,指南车是运用机械作用)。
  记里鼓车按照其作用而言,类似现代汽车上的行车里程仪表。这种车,通过车轮的运转,由机械人用自动击鼓方式,将行车的里程数表示出来。《晋书》说:“有木人执槌向鼓,行一里则打一槌。”《隋书》和《宋书》都有同样的记载。五代人马缟《中华古今注》说,有一种记里鼓车,“车上有二层,皆有木人焉。”行一里,上一层击鼓;行十里,下一层击钟。还有一些机械人,是运用于天文仪、计时器上,通过击鼓、敲钟、摇铃的动作来报时。
  我国古代的机械人是用什么动力来发动的呢?
  对于古代机械人的结构和动力问题,迄今仍缺乏系统的深入研究。我国现代的史学界、工程技术界的学者和专业工作者,曾作过一些探讨和零星的研究,取得了一些成果。据认为,古代机械人的动力,主要来源于自然之力。其中包括水力、流沙、弹力、重力(以上都是机械力),畜力以及人力三个方面。其中借助水力作动力的较为常见。在以水力作动力的机械中,有时还巧妙地使用浮力。
  以上各个古代文献的记载,其中可能有虚构、夸饰的成分,但据我国已故著名物理学家清华大学刘仙洲教授的考究,有相当一部分是有一定的根据,经得起分析,不能说全是虚构。
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