《中國科學(xué)報》福田敏男：微納機器人之父
發(fā)布日期：2017-10-24 供稿：中國科學(xué)報 溫才妃 攝影：黨委宣傳部
編輯：辛嘉洋 審核：包麗穎 閱讀次數(shù)：
作為全球首位提倡微納操作機器人的開拓者,、領(lǐng)軍者,，“培養(yǎng)更好的科學(xué)家,，踏實從事科研的人”,，是福田敏男來到中國,，除了科研之外，正在努力的事,。
在電影《神奇的旅程》中,，有這樣一組鏡頭?？茖W(xué)家被縮小,，注射入人體內(nèi)完成手術(shù)。然而在未來,，同樣的場景也許不再只存在于科幻電影,，隨著微納技術(shù)的發(fā)展，某一天微納機器人甚至可以直接鉆入人體完成某一大手術(shù),，再從某部位鉆出來,。
引領(lǐng)這一夢想的，是一名來自日本的國際機器人權(quán)威專家,、北京理工大學(xué)智能機器人研究所特聘教授——福田敏男,。作為全球首位提倡微納操作機器人的開拓者、領(lǐng)軍者,，他的理想與中國迅速發(fā)展的人工智能不謀而合,。
泛舟而來的靈感
“有時候，回想夢想的起點,，有一點奇妙的感覺,。”福田敏男說,。
那是上世紀80年代初的一個午后,，福田敏男悠閑地泛舟河上，無意間瞥見水中的生物,，便用一個空飲料瓶將河水帶回學(xué)校,。在顯微鏡下觀察，他發(fā)現(xiàn)眾多的微生物在小水滴里“跳舞”,，“這個肉眼看不到的世界竟是如此神奇”,。從水滴中的微生物得到的靈感，讓他對微納操作機器人產(chǎn)生了濃厚的興趣,。而那時中國機器人研究剛起步,，中國將智能機器人主題納入“863計劃”是在那之后兩年的事。
1984年起,，福田敏男將微納機器人作為科研的主攻方向,，用半生的努力致力于這項事業(yè)，以推動機器人發(fā)展的大跳躍,。
對于微納機器人,，也許人們比較陌生。與工業(yè)機器人、服務(wù)機器人,、水下機器人不同,，微納機器人不是獨立存在的，而是眾多機器人的服務(wù)者而非敵對者,，它可以嵌入任何一種機器人里去,，幫助實現(xiàn)特殊的性能。
雖然看不到摸不著,，但事實上微納技術(shù)已經(jīng)被植入大系統(tǒng)中,。比如，汽車上的陀螺儀用于判斷姿態(tài),、方向,，將微納技術(shù)注入陀螺儀，汽車的提前預(yù)警速度大大提高,，對于人們安全出行大有幫助,。這一項技術(shù)的實現(xiàn)得益于本世紀初，福田敏男開創(chuàng)的碳納米管的微納操作技術(shù),。
不僅如此,，福田敏男還成功地進行了世界上首次對碳納米管的三維操作，將三維操作縮小到10個納米之內(nèi),，為半導(dǎo)體制造技術(shù)帶來了重大革新,。他將中空的碳納米管注入金屬，兩端施加電壓,，金屬融化但碳納米管由于熔點高完好如初,，熔化后的組件就像沾了墨水的毛筆，一端可用金屬書寫各種形狀,、結(jié)構(gòu),，從而實現(xiàn)了納米的3D打印。
他還是將自動化技術(shù)應(yīng)用在納米領(lǐng)域的第一人,。通過機器人化的納米操作以及自動化技術(shù)，把塵埃的飄浮不定變成有規(guī)律的動作,，目前已達10納米甚至以下的量級,，有效地幫助工廠提升效率與精準度。
在中國領(lǐng)銜開展原創(chuàng)性研究
時代證明了福田敏男的眼光,。如今,，微納操作機器人研究已經(jīng)開展近30年，中國,、日本,、美國以及歐洲等國家都在暗自競爭微納操作技術(shù)，力圖以此作為機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新突破。
而福田敏男與中國的不解之緣也從1995年開始,，應(yīng)兩院院士宋健邀請參加中國制造技術(shù)與裝備高峰論壇,，并在人民大會堂受到國家領(lǐng)導(dǎo)人接見。此后他多次訪華,，擔(dān)任中科院自動化研究所,、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等十多個機器人重點研究單位的客座教授。
開頭提到的電影場景,，雖然目前尚未實現(xiàn),，但福田敏男有自己的“時間表”。在北京理工大學(xué),，他帶領(lǐng)團隊提出了一系列面向生物醫(yī)療與極端制造的先進機器人技術(shù),。
他創(chuàng)建了世界上首個跨尺度協(xié)同生物組裝微機器人系統(tǒng)，制作出世界上最小的人工血管,，直徑為200微米的人工血管突破了毛細血管在微小之處無法實現(xiàn)氧分供應(yīng)的瓶頸,，將3D打印做出毫米級別的人工血管遠遠地甩在身后，為人造器官替代衰死器官帶來了福音,。
世界首個納米操作機器人系統(tǒng)誕生于福田敏男的實驗室,，實現(xiàn)了單細胞原位特性表征，為癌癥等重大疾病診斷與個性化診療開創(chuàng)了新技術(shù),。這些研究獲得國際同行的高度認可,，被譽為未來高端醫(yī)療診治機器人的代表。
福田敏男告訴《中國科學(xué)報》記者,，一路走來,，有三個獎項在他心中頗為珍視。一個是2010年IEEE總部頒布的機器人與自動化領(lǐng)域最高獎“終身成就獎”,，它被視為機器人領(lǐng)域的“諾貝爾獎”,；還有一個是2014年由李克強總理頒發(fā)的中國政府“友誼獎”；同年,，他還獲得了被譽為“日本最高科學(xué)技術(shù)獎”的紫綬褒章獎,。
培養(yǎng)更好的科學(xué)家
花白的胡須，干凈的西裝,，雖然日日與機器人打交道,，但68歲的福田敏男在學(xué)生眼中，更像是一名“老頑童”,。不經(jīng)意間一個有趣的手勢,，PPT上突然出現(xiàn)的《鐵臂阿童木》，喜歡和學(xué)生們坐在一起討論,、分享快樂,，都讓人倍感親切,。
在福田敏男看來，培養(yǎng)學(xué)生就像栽培一株植物,，給予足夠的陽光,、水分，精心照料就能健康成長,。他因地制宜培養(yǎng)學(xué)生,，不僅推薦學(xué)生赴日學(xué)習(xí)，實驗室還為留學(xué)的學(xué)生提供部分資金,，并聯(lián)系日本的大學(xué)提供設(shè)備和平臺,。
2015年留校任教的青年教師王化平是福田敏男的“資深學(xué)生”。他眼中的福田敏男“精力比學(xué)生好,，可以一天不睡覺,。大概是二三十年都處于這種狀態(tài)，早已習(xí)慣了”,。
事實上,，精力過人的福田敏男不只是在微納機器人領(lǐng)域頗有建樹，在仿生機器人領(lǐng)域還首創(chuàng)了用于仿猿猴機器人的擺動控制器,，在模塊化機器人領(lǐng)域建立了世界上首臺動態(tài)自重構(gòu)機器人等,。
求學(xué)期間，王化平在福田敏男的支持和鼓勵下,，多次參加國際會議,，曾在國際會議上獲得學(xué)生優(yōu)秀論文獎?！案Ｌ锢蠋?，會有一種被尊重的感覺。他對每個學(xué)生都很了解,?！?/p>
迄今為止，福田敏男已經(jīng)指導(dǎo)了30多名中國學(xué)生攻讀博士學(xué)位,。他保留了每位博士生的電子照片,，并為他們制作了“電子照片墻”。
福田敏男還在不斷推進中國學(xué)者與國際同行的學(xué)術(shù)交流,，在他的指導(dǎo)下,，由北京理工大學(xué)教授黃強等中國學(xué)者主辦的IEEE CBS國際機器人大會，即將在北京召開,。
樹無根不立。要做好基礎(chǔ)研究,，人力資源,、資金,、機會三個條件缺一不可。后兩者中國已經(jīng)具備,，而“培養(yǎng)更好的科學(xué)家,，踏實從事科研的人”，正是福田敏男來到中國,，除了科研之外,，正在努力的事。
