機器人和自動化技術正在走出實驗室並應用於現實的人類世界之中，與人類合作完成深海、太空等極端環境的探索任務。
未來，我們所在的將是一個人機緊密協作的美麗新世界。
2013年夏天，機器人載具行業的主要組織——國際無人系統協會（AUVSI）在華盛頓特區舉辦年會和展覽會。這是一場機器人的盛會，有的像馱騾一樣步履輕快，有的像蜻蜓一樣在空中飛舞，有的可以發射導彈，有的可以監控作物的生長情況。但令人奇怪的是，儘管這場盛會展示了大量新型傳感器、機器人或者民事應用，但最吸引眼球的新聞卻出自別處——協會主席讓媒體和公眾改變措辭的要求成為一條轟動性新聞。
國際無人系統協會主席邁克爾·托斯卡諾說：「我從來不用『drone』（無人機）這個詞，因為它會導致一種好萊塢式預期。在大多數情況下，這種預期跟軍事有關，非常可怕，帶有敵意。」他的這番話，是對一個迫在眉睫的政治威脅做出的回應——有一群人聚集在展會大廳的外面，對美國正在用無人機打擊敵人的行為，以及將來在美國國內用無人機窺探個人私生活的做法表示抗議。
托斯卡諾說：「我希望公眾理解，這次活動的關鍵詞是『系統』。系統裡包含了人，而且人是系統的製造者。如果使用『無人機』這個詞，你就不會想把控制權掌握在手中。」
公眾害怕受到監視的心理已經引起了業界的注意，他們擔心機器人技術在美國領空的應用將因此受到影響。托斯卡諾顯然希望改變他所在行業在公眾心目中的形象。但是，一個行業竟然要求人們在稱呼其產品時停止使用某個表達而改用另外一個表達，這的確是一個異乎尋常的現象。於是，人們開始關注這些詞語在移動機器人技術領域中的重要意義（以及它們帶來的問題）。
「無人機」及其完成的工作都是人的勞動成果，而不是不食人間煙火的冷冰冰的技術。雖然無人駕駛飛機上沒有載人，但它們依然是人類努力的成果。自主機器人通常與人類世界緊密相連，並且最終會回到人類世界。人類操作員與由數據、同事和圖像構成的龐大網絡之間有著千絲萬縷的聯繫，儘管他們密切關注的人類活動距離他們非常遙遠，甚至發生在地球的另一端。
一個常見的錯誤主張是，人類只有親臨現場才可以得到真實的、內行人才能獲得的體驗，而不載人的機器人可以獨立工作。到目前為止，人工智能領域關於機器是否可以獨立思考的爭論還在繼續。的確，自治系統使用的軟件可能具有不確定性（即不可預測性），也有可能在周圍環境的作用下表現出應變特性，或者完成某些學習行為。但是，所謂的智能系統全部是人類編寫的程序，其中還嵌有人類的世界觀。
也就是說，對於21世紀而言，自主就是發生了時間遷移的人類行為。從某種意義上看，這也是「編程」的精髓所在，即通過運行程序命令計算機在未來某個時刻完成某個任務。當然，機器將對環境做出某種響應，在遭遇新情況時甚至有可能做出人們意想不到的某些行為。但是，這些行為都會受到嚴格的限制，而且很多限制條件是設計者和程序員預先設置好的。探索火星的漫遊車也許可以通過「學習」瞭解周圍環境。如果車輪在某一個位置陷入泥土，下一次它就會躲開這個位置。但是，如果碰到一個珠寶盒，它就沒有辦法（因為機械裝置和軟件的原因）通過「學習」打開這個珠寶盒。
不過，對於工程師而言，在計算機系統的控制下可以在某種地形地貌中穿行的全自主機器人仍然是一個非常有吸引力的創意。感知周圍環境、分類、將環境與模型或先前體驗匹配起來、制訂前進的計劃，這個過程與我們的日常行為非常相似。世界上的不確定性（以及機器所具有的不確定性）和總是導致事前假設落空的意料之外的情況，不僅讓這個問題變得更難，也讓它變得更加有意義。我們在這個世界上是如何觀察、決策和行動的？我們是如何應對不確定因素的？在技術這個媒介的輔助下釐清這些問題，是一項崇高的工作，是工程技術最超然的一個方面。
但是，我們不要把技術上的思維實驗與對有人環境有益的技術混為一談。幾十年來，我們的生命和資源在包括深海、太空在內的環境中不時遭遇危險，在這種情況下，我們加強了對自主技術的控制。這不是一個不斷進步（乃至有一天得償所願）的過程，而是由實驗室向野外遷移的過程。在這個轉變過程中，無論其完成的任務是響應人類的指令並發回有價值的數據，還是保護人類的生命安全，自主技術都會不停地得到錘煉。
回顧過去，尼爾·阿姆斯特朗在登月艙著陸前的最後一分鐘進行的手動干預（關閉登月艙的自動化系統），標誌著在20世紀全自主技術的構想受到了限制，也預示著人機強有力的合作方式從此拉開了序幕。就像沒有聯網的孤零零的電腦一樣，孤零零的自主型無人機也已經落後於時代的發展。在21世紀，機器人技術需要面對的挑戰是，如何將機器人融入人類系統和社會系統，以及如何處理好人機之間的關係。
作家馬修·克勞福德放棄了在某個智囊團的工作，開了一家修理古董摩托車的店舖。他認為，智囊團的工作不過是擺弄一些抽像概念，與物質世界嚴重脫節，就像無根的浮萍，而修理鋪的工作才是一種「講求技術、積極投入」的工作。工匠的生活深深地吸引了他，因為這種生活不僅要對機器構成的冷冰冰的物理世界負責任，還要對顧客、修車師傅以及摩托車騎手之間形成的社會關係負責任。在他看來，由於集體中的每個人都在想方設法地提升自己的手藝，因此形成了很強的凝聚力。克勞福德說：「我關注的是機械方面的有限內容，但這些內容卻被傳遞到了一個更廣泛、更有意義的人際圈裡，它所服務的人類活動被我們視為有意義人生的一個組成部分。」
克勞福德的職業選擇似乎是在為反對遠程臨場的海洋學家、認為人類親臨現場才是探索活動的真諦的天文學家，以及把「捕食者」無人機飛行員貶低為「任天堂遊戲玩家」的戰鬥機飛行員搖旗吶喊。的確，在工作場所應用各種技術的常見目的是促使勞動「效率大幅度提升，自動化，對遠離工作現場的各種力量做出回應」。克勞福德認為，手藝與技術的特點形成了鮮明對比，因為手藝「天生就要應用於特定環境之中，所以會對遠程控制加以抵制」。
具有諷刺意味的是，克勞福德的這個結論與我們正在討論的自主性高度吻合。他反對個人脫離社會的生活方式，認為這是一種「不受他人羈絆拖累、高度自由的極端自我」。因為從事的是摩托車修理的工作，所以他需要接觸不同的人。雖然他評論的是人的自主，但與我們對機器人領域烏托邦式自主的批評卻有著異曲同工之處：
自主這個概念否定了世界先於我們存在這個事實。它假定人從本質上看是孤獨的，而自主者享受的自由其實就是與世隔絕、孑然一身的生活所賦予他的自由。這樣的人生態度背叛了我們對這個世界應盡的義務，在道德上講是一種忘恩負義的行為。因為從本質上看，我們不僅需要相互扶持，還需要依賴於這個並非由我們創造的世界。
與之相似，對極端環境的研究表明，完全自主並不是一個非常有價值的遠大志向，挑戰程度更高、價值也更大的應該是在有人環境中使用的自主技術。我們如何才能設計出可以輔助操作人員並支持他們發揮技能、確立身份地位的自動化系統呢？機器人如何在完成自主行為的同時，還具備易於被人類合作者瞭解、預測、掌握其內部運行機制等特點呢？在生命安全受到威脅時，人類會信任無人駕駛系統嗎？在權力、語言和身份等方面，機器人如何處理與人的關係呢？即使在極端環境中，我們也可以看出這些機器並不是孤立的。
但是，這並不意味著自主技術將會裹足不前，也不是說改進後的傳感器、計算機、算法和機械裝置在幫助我們探索世界或者幫助機器增強可靠性等方面沒有用武之地。恰恰相反，機器人仍有可能是人類拓展自己體驗的希望所在。但是，我們不能把所有希望都寄托在這些機器上，而要透過漫遊車看得更遠，探索數據裡蘊含的秘密，體驗遠程臨場感。借助手中的機器，新一代的海洋學家、新一代的火星地質勘查者，乃至新一代的空軍飛行員，都可以在這個世界獲得全新的體驗。
在整個研究領域，我們都能發現這些觀點的蛛絲馬跡。我在前面的章節裡提過，美國國防部高級研究計劃局實施了一些雄心勃勃的項目，充分發揮現有計算機和機器人技術的潛力，組建人–機合作團隊。美國海軍研究中心（美國聯邦政府資格最老、最受尊敬的研究資助機構之一）也有一個類似的「自主學」項目，不僅包括優化理論博弈論、控制理論和圖論等嚴格的數學建模訓練，還包括人機閉環控制、經濟學、認知心理學和人因工程學等內容。在不久的將來，人們有可能利用這些傳感器，從社會維度對人類行為、文化關係和知識創造進行更深入的研究。
到現在為止，我們已經討論了三種機器：一是有人操控的機器，例如我們乘坐的飛機；二是遙控機器，如探索「泰坦尼克」號殘骸、測繪古代船隻失事地點的無人遙控水下機器人；以及自主機器人，如ABE和火星漫遊車，它們與人類的聯繫沒有前兩種那麼直接，但可以自行做出某些決定。我們對大型系統和網絡中的人與機器進行過跟蹤研究。在所有案例中，我們都能發現人類的決策、臨場感和專業知識在其中發揮作用的現象（儘管出現的方式有時會不同於我們的預期），不過它們都會隨著新技術的出現而發生某些變化。引起工作性質與完成工作的人發生某些變化的並不是機器本身，而是人與自動化機器構成的各種新穎組合。
有人仍然認為這是一種線性發展，並把最「先進」的技術看作只需少量人類投入的完全自動化或自主的技術。其實不然，人類的探索活動已經證明這三種模式通過反饋機制和相互補充正在共同演化。新「阿爾文」號加裝了為自主機器人設計的軟件；我們乘坐的客機與遙控機器人非常相似；控制阿波羅號登月的不僅僅是那些英勇的飛行員，還有地面控制台與軟件算法，他們通過鏈路對任務的重要環節實施了嚴密的監控。國際空間站亦如此，儘管有宇航員住在空間站裡，但現在的空間站在大多數時間裡都是由地球上的工程師通過遠程方式操控的。
「捕食者」和「死神」無人機的飛行員可以在千里之外指揮它們發射導彈，消滅敵人；而坐在現代戰鬥機高度計算機化駕駛艙裡的飛行員，除了通過雷達顯示器，幾乎看不到敵人的身影。他們的工作難道有多大的不同嗎？嚴格區分有人還是無人、手動還是自動的做法，是20世紀落後觀點的殘存。
新觀點正在模糊化它們之間的界線。平視顯示器、合成視景等技術正在提升飛機駕駛的計算機化程度，同時降低完全自動化的程度。飛行員通過不同方式與機器耦合，目的是增強飛行安全性。當然，他們能否實現這個目的，取決於機器（以及為這些機器編寫程序的程序員）對人類角色的理解是否有效，以及飛行員和自動化系統的合作方式。與通過自動化將人摒除在外的做法相比，讓人類加入人機閉合環路的做法需要更複雜的技術。
極端環境只不過是地球環境發展前景的預兆。隨著汽車自動化程度不斷提高，普通人執行的最常見的技術任務將隨之發生變化，從而要求我們對駕駛員這個概念進行重新定義。在醫藥領域，機器人輔助完成的手術已經改變了外科醫生（甚至病人）的概念。工廠工人、建築師、作家甚至賽車手也會逐步發現，在他們所從事的領域中，某些由人的大腦和身體完成的任務正在逐漸改由機器完成，並最終演變為機器製造者和編程人員的工作範疇。就像失業與社會位移真實存在一樣，這種擔心也不是杞人憂天。我本人所在的大學已經推出了一項重大舉措，通過網絡課程推動教學改革。學校的所有教師都在思考一個問題：課堂教學到底應該在整個教學活動中佔據多大的比重？所有這些領域在引進機器人和實現自動化的同時，也必將發生社會變化，甚至會引發一些嚴重的問題。
對極端環境的探索可以幫助我們弱化寄托在自主機器人身上的近乎幼稚的希望和擔憂，把注意力（以及創造力）轉移到人類角色與社會互動問題上，並應對可靠性與信任等方面的挑戰。應用於具體環境的自主技術需要關注的核心問題是：人處於什麼位置？他們是誰？他們在做什麼？何時做？他們做的事有什麼重要意義？
在一個寒氣逼人的冬季夜晚，我結束了前往美國南方的長途旅行，正駕駛著我的1993年款比奇富豪（1947年第一次設計成型的單引擎飛機）返航回家。新英格蘭地區剛下過一場雪，機場上方仍然烏雲密佈，潔白的雲層與地面上的積雪交相輝映。
難道我是學習昔日的「孤鷹」林德伯格，憑感覺完成了這次飛行嗎？並不是這樣的。我可以使用的工具非常多。連接電腦的GPS單元可以精確地給出我的位置，數碼引擎監視器可以記錄幾十個參數，衛星鏈路可以顯示詳細具體的氣象圖。所有這些數據都顯示在5塊電腦顯示屏上（包括一台蘋果平板電腦）。此外，合成視景系統還通過數據庫為我的飛行建立實時模型。所有系統都有一些獨特要求和薄弱環節，軟件需要更新，軟件本身可能會有某些缺陷。因此，我必須充分瞭解它們的缺點，熟悉各種故障。
圖7–1 利用計算機系統和合成視景完成著陸
圖片來源：約翰·塔爾科。
老一輩飛行員可能會感到失望，認為我過於依賴數字設備，背離了飛行的真諦。但是，這些設備讓我看得更遠，讓我的操作融入了一個對於完成任務和保障安全來說有重要意義的網絡，並為我提供了一種全新的飛行體驗。
空中交通管制台通過語音向我發出指令，為我導航的是專業人員經常維護、反覆測試的全球衛星網絡，我駕機著陸的地點是政府撥款修建和維護的機場。我的飛機在飛行時，就置身於這些由多路通信渠道連接而成的網絡。
這次飛行開始後不久，飛機引擎的一個汽缸就發出了異常低溫警報。之後，顯示引擎馬力的電腦讀數下降了10%。這是一個需要認真對待的現象，不過，引擎的聲音比較正常，飛機的速度也沒有異常變化。在擔心之後，我認真地思考了這個問題，最後斷定是引擎溫度傳感器出了故障，而引擎本身並沒有問題，因此我可以繼續正常飛行。這是一個十分尋常甚至常會發生的故障。
也許幾年之後，我駕機飛行的時候，身邊就會坐著一台機器人。再過幾年，這台機器人或許會被內置到飛機裡。在遇到上述情況時，自主型算法會不會斷定引擎即將發生故障，然後多此一舉地實施緊急降落呢？果真如此的話，我肯定不介意與在遠端控制室中同我一起操控飛機的那個人一起商討、分析和處理這些自相矛盾的數據。
通常，我會利用自動著陸系統完成進近，鎖定無線電波束，監控飛機降低高度，然後在離地面幾十米的時候接管飛機，以手動方式完成著陸。
在這次進近時，我在機場上方約32千米的時候就關閉了自動著陸系統，改用手動飛行。自動著陸系統可能會在某個時候發生故障，因此我需要熟練掌握著陸技術（如果有一個星期的時間沒有駕機飛行，我就會覺得飛行技術明顯生疏了）。此外，我還喜歡直接操控飛機、通過流暢而精準的動作完成著陸給我帶來的那種感覺。
無線電裡傳來空中交通管制員的空洞的聲音，指示我對準無線電波束。在我快要完成時，他批准了我的進近請求，也就是說我可以自行操控飛機了。在我的電腦顯示屏上，顯示無線電波束接收狀況的圖形「指針」變得非常清晰。我按照指針的指示，進入了最後的進場路線。等到與進場路線垂直的無線電下滑台變清晰時，我就會放下起落架，飛機開始下降。我看了一眼程序清單，這是幾個月之前的一個傍晚，我坐在舒適溫馨的家中擬訂的。
我通過手動方式對飛機的俯仰角略微做了調整，讓飛機保持在下滑台上。雖然我無法透過窗戶看到任何物體，但電腦顯示屏上卻有下方地形的合成視景。一個綠色的航徑矢量疊加在地形圖上，顯示出飛機的前進方向。如果我把航徑矢量放到虛擬跑道的末端，只要稍微操縱飛機，它就會直接飛向著陸地點。
我的飛機穿過雲層，降到距離地面幾十米的高度時，跑道突然出現在我眼前。我輕輕地鬆開油門，然後鬆開操縱桿。飛機發出刺耳的聲音，試圖觸碰跑道。我通過制動系統讓飛機放慢速度，最後停在跑道上，我終於成功地回到了地面。這種體驗給了我巨大的滿足感，雖然著陸時的全神貫注使我感到疲憊不堪，但我的心情卻非常輕鬆、愉快。