宗教与生命奥义——无人机技术的隐喻

　　无人机技术本质上是机器人技术向空中的延伸，而对机器人技术的渴望却是一个古老的、神秘的人类诉求，隐含于人类对生命奥义的探求之中，以至于可以在人类进入工业文明之前的历史长河中进行追溯。
　　中国古籍《列子·汤问》中就记载了偃师向周穆王敬献“能倡者”，“趣步俯仰，信人也”，“千变万化，惟意所适”。有意思的是，钱钟书、董每戡、季羡林等先生都指出，《列子》此条其实袭自佛典中的《生经》。《生经》卷三记载，佛告众比丘云：有大船国，国王第二子名“工巧”，制作机关木偶的技巧非常高明：工巧有技术，多所能成就。“机关作木人，正能似人形。举动而屈伸，观者莫不欣。皆共归遗之，所伎可依因”。佛接着讲，“工巧”到“应时国”，为国王作了一个机关木偶人，假称其子。这木人“形貌端正，生人无异，衣服颜色，黠慧无比，能工歌舞，举动如人”。国王命使作技，与夫人等升阁观赏。这木人“作伎歌舞……跪拜进止，胜于生人。”国王、夫人十分欢喜。不料木人竟然色迷迷地看着夫人，似乎在向夫人调情。王怒，令侍者“斩其头来”。“工巧”啼泣长跪，为子请命，王不听。于是乃子请杀子，王许之。“工巧”拨去木人肩上的榍顶，“机关解落，碎散在地。”。王大惊愕，方知是一木偶人……佛典中的故事实际上是一个隐喻，这样隐喻在《圣经》中则更为脍炙人口——上帝按照自身形象创造了人类，耶稣却大胆的宣布“我与父原为一”。显然，所谓的造物主与被创造物之间永远存在着一种矛盾的关系。生命的本能从一开始就驱使着人类去扮演上帝的角色——“造人”。于是，这种生命的“终极目的”就容易理解了。虽然无论《列子·汤问》还是《生经》，古籍中都没有记录“能倡者”的动力系统和能源系统，“千变万化，惟意所适”的奥秘更是只字未提，但人类却的确向这样的理想发起了一次又一次乐此不疲的冲击。图5图6
　　公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了一台以水、空气和蒸汽压力为动力的會动的雕像，他可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶，并在大阪的道顿崛演出。1773年，瑞士钟表匠连续推出了多种身高1米左右的可以自动书写、自动演奏的玩偶。1881年，意大利作家卡洛洛伦齐尼（CarloLorenzini）写出了《匹诺曹》（Pinnochio），讲述了一个提线木偶变成真正男孩的故事。1893年，意大利发明家摩尔制造了“蒸汽人”，靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。到了1913年随着诺伯特·维纳《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书的出版，系统阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，第一次把只属于生物的有目的的行为赋予机器，这为真正的“能倡者”们在现实的人类社会生活中出现，奠定了最初的科学理论基础。
　　也正因为如此，当捷克作家卡雷尔·恰佩克在其1920年出版的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”），创造出“机器人”（Robot）这个词汇时，一下子有如魔法般抓住了人们的内心——古老的、原始的生命诉求一旦与时髦的科学理论相结合，往往就拥有了一种现实性魔力。此后，在卓别林电影《大都会》里完全仿照人类设计的“玛利亚”又令“机器人”的形象进一步深入人心，以至于成为了此后大多数“Robot”形象的滥觞。
　　不过，问题在于，创造“玛利亚”这样的“类人型机器人”真的是一种终极目标？答案却是未可知的。虽然，《创世记》第1章第26节：“神说，我们要照着我们的形象，按着我们的样式造人。”但考虑到隐喻是语言自身的根本特性，也是人类认知事物的一种基本方式，我们完全可以将其理解为“所谓上帝是按照自己的内在属性造人，而非自己的外在形象而造人”，毕竟上帝即便在宗教意义上也是无形无体的（形象和样式，并不是指外表的样子，而是道德、意志、情感层面的），这意味着除了“灵魂”外，上帝为人类所塑造的肉体未必是完美的。事实上，人类对于自身的肉体形象（功能）也的确不甚满意——带着翅膀的“天使”和敦煌壁画中的“飞天”无不暗示着这一点。同时，进入工业时代以来，人类又已经把科学技术视为人类的“附骨”，某种与人类的精神能力和劳动能力深刻依附而不可分的东西，于是这可以解释了，为什么机器人技术向天空这个维度进行延伸会有其必然性——在科学技术的工具支撑下，人类只有为创造出的“灵魂”寻找一幅更为完美的“肉体”，才能在一定程度上实现对“上帝”的超越，进而对生命的奥义这个终极问题一窥究竟。

发明家的脑洞与狂欢：“空中无人设备”的技术要素积累

　　由于生命奥义不可知的神秘性，对一部分人类来说，好奇心往往比实用性对他们的刺激更大，这部分人的座右铭（如果有的话）是：“我感到奇妙的是，事物何以集成一体。”但遗憾的是，科学与技术若仅仅以“好奇”为驱动力，其发展速度往往显得过份拖沓，以至于不忍直视，只有在赤赤裸裸的现实需求牵引下才能健步如飞——当然，这并不是说“好奇心”在人类科技史上是无关紧要的，事实恰恰相反，只不过作为原始生命诉求在人类心理中的投影，它的作用是隐性的。
　　所以，在“空中机器人一无人机”技术的发展历程中，军事需求的牵引扮演着至关重要的角色。对此，科学社会学的奠基人贝尔纳在研究科技史后曾一针见血地说到：“科技与战争一直是极其密切地联系着的，实际上，除了19世纪的某一段期间，我们可以公正地说，大部分重要的技术和科学进展是海陆军的需要所直接促成的。”事实早期航空先驱塞缪尔·皮尔庞特·兰利（Samuel Pierpont Langley）也的确如此。在一个远比公众想像中更早的时间线上，“无人机”的祖先们就开始了自己的军旅生活，并在其中渡过了自己的大部分时光。比如1849年奥地利人用气球炸弹袭击过威尼斯，只是这种气球炸弹由于不能远程控制也无法实现真正意义上的“驾驶”，只能算作“无人机”中的“始祖鸟”，但“空中无人设备”（奇怪的名字）的概念已经开始出现在实际应用中。1896年5月6日，在美国陆军的资助下，塞缪尔·皮尔庞特·兰利（Samuel Pierpont Langley）于华盛顿附近的波托马克河上采用弹射系统进行了自己设计的“Aerodrome”（没错，是’drome’，也就是“飞机场”）5号“无人飞机模型”试飞。在空中飞行了约1200米。这次成功飞行将以往重于空气的飞行器的飞行距离提高了十倍以上，不但证明了重于空气的飞行器是可以获得足够的升力并实现持续稳定的飞行的，被认为是航空史上重于空气的飞行器进行的第一次持续动力飞行，也是“空中无人设备”发展史上的一个里程碑式事件。

　　虽然按现在的标准，“Aerodrome”5号无法进行真正意义上的“无人化飞行控制”，但相比于“气球”这只圆滚滚的“始祖鸟”而言，它们更加接近现代固定翼无人机的气动外形却是不争的事实，而且它所采用的弹射系统也成为当今固定翼无人机的主要起飞方式之一。
　　“Aerodrome”5号试飞半年后，兰利的“Aerodrome”6号无人模型机进一步将飞行距离提高到了1500米。又过了几个月，在出生于克罗地亚的塞尔维亚裔美国科学家尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）的推动下，一项对“空中无人设备”意义重大的技术成就出现了。
　　在介绍这项技术成就之前，很有必要对发明人尼古拉·特斯拉多说两句。人是复杂的社会动物，尼古拉·特斯拉尤为如此。尼古拉·特斯拉1856年7月9日出生于克罗地亚戈利卡省斯皮奇市的一个名叫斯米里昂的小村庄，当时那里隶属于哈布斯堡奥匈帝国。特斯拉的父母都是塞尔维亚人，他的父亲和外公都是东正教堂的神父。在克罗地亚，塞族是小民族，特斯拉的家人非常爱好塞尔维亚战歌、诗词、舞蹈和故事，母亲虽未曾上学识字，却能一字不漏地背诵许多本民族以及欧洲的古典诗歌。
　　特斯拉在家里五个孩子中排行老四，父亲原本希望特斯拉长大后能继承父业，担任神职，但特斯拉从小就对科学与工程学充满兴趣。五岁的时候，他就自己造了一台水车，样式与乡村里的完全不同，但在水流里却能快速转动。六岁时他还做了一台很有想象力的“十六只甲虫的动力发动机”。当然，儿时的发明创意也并不总能成功，有一天他爬到谷仓顶上撑开大伞，想借着山风纵身一跳飞起来，可结果却是栽到了地上……
　　年轻时的特斯拉很爱读书，记忆力惊人。他可以像照相机一样记下整本书，多年以后还能经常快速地回忆“翻阅”。老师弄不清特斯拉是如何“作弊”的，因为他可以在很短的时间里在脑中进行飞快地复杂计算。超凡的记忆功能帮特斯拉掌握了8种语言：塞尔维亚一克罗地亚语、英语、捷克语、德语、法语、匈牙利语、意大利语和拉丁语。特斯拉在自传中介绍，由于双亲失去了大儿子丹尼尔而十分悲伤，年纪还很小的他为了安慰父母开始学习自我控制、磨炼意志，这种改变使他显得比同龄的孩子刚强、好学和大方。在上大学之前，他还多次罹患大病，好几次连大夫都认为无可救药了，但他都挺了过来。
　　17岁前的特斯拉“中了邪”般沉浸在发明创造的幻想里，脑袋里经常浮现出种种异常奇怪的想象。他的眼前会出现炫目的闪光，并伴随着幻觉。这些幻象有关于一个词或者一个即将闪现的念头，仅仅听到一个词，他就能想象出这个物体的具体细节。后来，特斯拉认为，这些发生在他身上的怪事成为他进行发明创造的有利条件，他形容自己的大脑就像一个接收器，太空中存在着万事万物所有的秘密，成为他的知识和灵感的来源。1879年，年仅23岁的特斯拉在匈牙利完成了第一款电话系统及扬声器的设计：1882年，他在法国建立了旋转磁场的电器设备，发明了感应马达;1884年，28岁的特斯拉带着交流感应发电机的构想来到美国寻梦。他先是在爱迪生财团总部的研发部门任职，短短一年就独立开发出24种产品，专利全部归爱迪生所有，包括对直流发电机的重新设计。但是，他的努力并没有得到应有的回报，随后被迫离开爱迪生财团。困难无法阻挡特斯拉在光电领域的科学研究，他在1888年终于发明出交流电（AC），并制造出世界上第一台交流发电机，创立了多相电力传输技术。在西屋电气公司创始人喬治·威斯汀豪斯的支持下，一场科技史上著名的世纪电流大战爆发了，交战的双方分别是由爱迪生支持的直流电和特斯拉发明的交流电。1893年5月，美国芝加哥举办了世界上第一次声光电的盛会。在5个月的博览会期间，三分之一的美国人到场参观。特斯拉无疑是博览会上最耀眼的明星，他像魔术师一样优雅从容地表演着一场场电光魔术。他的双手被接上两万伏的电流，耀眼的白色火苗和蓝色的光晕围绕着他成了一个火人，但什么都没有被燃烧，这就是著名的特斯拉线圈。这种设备根据共振原理使普通电压升压，然后经由两极线圈，从放电终端放电。其原理和制作都非常简单，但是有危险性，要想将其调整到与环境完美的共振更是不易，特斯拉特别长于此道。在这个展览会上，他向公众演示了高频电流通过自己身体展示“可逆磁场”的模型，即所谓的“特斯拉的旋转铁蛋”。此外，特斯拉还于1893年在密苏里州的圣路易斯城当众展示如何用无线电传递讯息，这比大众熟知的第一个成功完成跨大西洋无线通信的意大利发明家马可尼还要早8年……

　　事实上，从不同方面来看特斯拉是一个天才，空想家，哲学家也是一个怪人，他会时常直觉怀疑一些科学真理随后就会利用科学方法来证明他的假说。也正因为如此，当以无线电技术进行远程控制的设想在特斯拉的脑海中一经闪现，他马上决定要将之付诸实践——当时的技术虽然还没有晶体管，但特斯拉相信靠触发火花隙和谐振电路实现遥控还是可以做到的。于是到了1898年，也就是兰利的兰利的“Aerodrome”6号无人模型机试飞几个月后，特斯拉制造了世界上第一个无线电遥控装置，外观上看就是一个盒子，上面装了一支操纵杆和一个发报电键，最初设计是为了发送摩斯电码信号。但通过转换，盒子的操控命令会变成电信号并发送出去，在一定范围内，也能远距离控制机械装置。特斯拉把这个遥控装置称之为“雏鸟系统”，并在麦迪逊广场花园的一次电学博览会上，特斯拉向公众进行了公开演示。展示时，特斯拉在一艘航模小船上装了一支金属天线，用来接收固定频率的无线电波，这个天线串联谐振电路和继电器，发射不同频率的无线信号控制电路的不同通道。当盒子（无线电遥控装置）发射的无线电信号到达船上时，就被转换为操作指令，调整船舵，启动螺旋桨，从而控制航模船只运动。虽然这艘被特斯拉称为“远程自动操作装置”（Teleautomaton）的遥控船很原始，公众甚至以为特斯拉是通过猴子或者心灵感应来操控小船，但特斯拉的发明基本实现了靠无线电远程控制技术来控制船只航行，这为随后现代意义上“空中无人设备”的产生带来了灵感源泉。事实上，到19世纪末期，人类已经具备了产生现代意义上“无人机”所需要的基本空气动力学基础、起飞弹射系统、远程控制技术等必要元素，只差空中姿态稳定系统了——没有自动化的空中姿态稳定系统，“空中无人设备”就缺失了控制系统的反馈环节，这一点至关重要。不过令人感到欣慰的是，由于老斯佩里（ElmerAmbrose Sperry）和小斯佩里（Lawrence Burst Sperry）这对父子的天份和努力，这一缺憾很快得到了弥补。

　　这对父子中的父亲，即埃尔默·斯佩里（老斯佩里）由于一次不愉快的航海经历（在去欧洲的一次旅行中，船遇上了风暴，老斯佩里被颠簸的船抛出了船舱），从1896年开始对陀螺仪的技术应用着了迷。他先是对当时船只普遍使用的施利克式被动稳定器加以改进——施利克式被动稳定器实质上是一个装在船上的大型二自由度重力陀螺仪，其转子轴铅直放置，框架轴平行于船的横轴。当船体侧摇时，陀螺力矩作为表观力矩而迫使框架携带转子一起相对于船体旋进。这种摇摆式旋进引起另一个陀螺力矩，在船体上产生稳定作用;老斯佩里对其的改进则是在上述装置的基础上增加一个小型操纵陀螺仪，其转子沿船横轴放置。一旦船体倾侧，小陀螺沿其铅直轴旋进，从而使主陀螺仪框架轴上的控制马达及时开动，在该轴上施加与原陀螺力矩方向相同的主动力矩，借以加强框架的旋进和由此旋进产生的对船体稳定作用。老斯佩里发明的主动式陀螺稳定器很快引起了美国海军的兴趣——一个稳定的船体平台除了能够提供更为舒适的旅行体验外，显然也有利于提高武器的射击精度。
　　于是，在美国海军的资助下，老斯佩里的发明先是在1908年被试验性地布署于“沃登”号鱼雷艇驱逐舰上，随后“特拉华”号战列舰也在1910年开始安装这一装置，并因此迅速成为各国海军舰只的标配，让老斯佩里赚了个盆满钵溢（比如1921年11月13日下水的日本第一艘航空母舰“凤翔”号就装有2台从美国斯佩里公司重金购买的陀螺稳定器，重约170吨，日本人为对向斯佩里公司支付了179万美元，这在当时是一笔巨款）。不过，老斯佩里并不满足于仅仅为船只提供陀螺稳定器，他很快将目光投向了天空——就某种程度而言，天空才是真正意义上无边无际的海洋。
　　恰好在此时，美国航空器研究实验协会（AEA）创办人贝尔博士（电话发明人），邀请当时已经小有名气的“速度狂人”寇蒂斯入会，主持“六月金龟子”号飞机的研制工作。老斯佩里的发明从那时起就引起了寇蒂斯的关注——寇蒂斯认为既然老斯佩里的发明能够用于稳定船只，自然也能用于稳定航空器，让飞机的操纵变得更容易。于是从1908年到1909年，寇蒂斯与老斯佩里进行了整整一年时间的通信来探讨技术问题，并因此成为了终身挚友。

　　而当AEA于1909年3月解散，寇蒂斯选择自己创办飞机公司和发动机公司，并在1911年3月首次与美国海军签署研制生产“寇蒂斯A-1”型水上飞机的批量订单时，寇蒂斯很自然地希望老斯佩里能助自己一臂之力，后者则出于同样的志趣欣然应允。就这样，随着装有老斯佩里飞机专用陀螺稳定器的改进型“寇蒂斯A-1”型水上飞机在1911年年底的问世，人类航空史上最重要的节点时刻到来了。
　　令人感兴趣的是，这件划时代的发明真正为公众所知，却是因为老斯佩里的儿子，小斯佩里（劳伦斯·斯佩里）的一次“疯狂”。俗话说，有其父必有其子，这句话用在斯佩里父子身上可谓恰如其份。老斯佩里的儿子劳伦斯·斯佩里善于动手，喜欢摆弄机械，是“速度狂人”寇蒂斯的忠实粉丝，也是老斯佩里投身航空研究的直接推动者。1903年，莱特兄弟上天的新闻引起了劳伦斯的极大兴趣。当时他只有11岁。不久，劳伦斯效仿莱特兄弟，在自家地下室开了个自行车修理铺（寇蒂斯的本行也是这个），并在此制造自己的飞机。1910年，劳伦斯自己的卧室内置齐了滑翔机的所有部件。他为了把尺寸很大的部件拿出窗外，连卧室的窗户都拆了。滑翔机飞得很好，但劳伦斯并不满足。不久，劳伦斯设法贷款，买了一台5缸44.1千瓦的发动机装在了滑翔机上。当秋天开学时，劳伦斯的飞机也升空了，并最终说服父亲同意他去上寇蒂斯开办的航校。1912年，年仅20岁的劳伦斯拿到了飞行执照，成为全美最年轻的飞行员。同时在海军的邀请下，劳伦斯开始完善他父亲发明的用在飞机上的陀螺稳定器。他虽然没系统地学过机械工程，但不知疲倦的天性让他对飞机的每个器件、每项改进都了如指掌。劳伦斯发现同时使用多个他父亲制造的陀螺仪稳定器与操纵系统进行深度交联，就能分别对飞机的俯仰、航向和横滚作出反应，从而实现某种意义上的“自动飞行”（老斯佩里的飞行稳定器并未与副翼进行交联，只与升降舵和方向舵进行了交联）——麻烦在于海军飞行员根本不相信任何陀螺，只管自己操作而不用这些仪器。 　　劳伦斯想，要解决问题，只有用事实说话。于是一个星期天的清晨，趁人们还没有起床之际，他偷偷地把一架装有“自动驾驶仪”的水上飞机开上了天。劳伦斯躺在座舱板上，让飞机偏离航向，观察两个陀螺仪如何让飞机回到原来的航向上。“有一架飞机在天上飞，但里面没有飞行员！”醒来的人们奔走相告，惊讶地观赏着天上的飞机。劳伦斯见目的已经达到，便轻轻地驾机着陆。
　　目睹了这一切的寇蒂斯非但没有批评违反规程的劳伦斯，还立即决定派他到法国参加即将举行的飞机安全竞赛。这是一次颇具规模的航空盛会，邀请了各主要国家的海军使团。劳伦斯是第57个报名参赛的选手，他的父亲老斯佩里也前来助阵。令人振奋的伟大时刻来到了。劳伦斯和他的助手从塞纳河上起飞，然后