誰(shuí)不想要一條會(huì)飛的魚呢？他們?cè)靷€(gè)會(huì)搗蛋的機(jī)器人拿下最佳論文獎(jiǎng)

在一次學(xué)術(shù)會(huì)議的 demo 展示上，一個(gè)魚形浮空機(jī)器人意外飄向一位圍觀者，輕輕撞上了對(duì)方的手臂。操控它的幾位研究者瞬間緊張起來(lái)，盯著那人的表情，但對(duì)方只是淡淡的笑了一下。

“它每次闖禍我們都特別緊張，觀察人家是生氣還是覺(jué)得可愛(ài)，”徐銘陽(yáng)說(shuō)，“有點(diǎn)像自家孩子在外面惹了事，趕緊看看要不要收拾殘局。”他是慶應(yīng)義塾大學(xué)媒體設(shè)計(jì)研究科（KMD）的三年級(jí)博士生，研究軟體浮空機(jī)器人（Soft Floating Robots，SFR）已有數(shù)年。在他看來(lái)，這個(gè)不受控的瞬間恰好濃縮了這類機(jī)器人最核心的特質(zhì)：它會(huì)闖禍，但無(wú)害；不精準(zhǔn)，但溫柔。

2026 年 6 月，徐銘陽(yáng)和香港城市大學(xué)博士生李彥衡作為共同第一作者，在 ACM DIS 2026（Designing Interactive Systems Conference，設(shè)計(jì)交互系統(tǒng)會(huì)議）上發(fā)表了論文 Floating Companion，并獲得了最佳論文獎(jiǎng)（Best Paper Award）。

圖丨李彥衡與這項(xiàng)研究所選用的原型飛飛魚（來(lái)源：受訪者）

浮空機(jī)器人其實(shí)并不是一個(gè)新鮮的產(chǎn)物，德國(guó) Festo 公司的飛行企鵝和飛行水母早在十多年前就已問(wèn)世，學(xué)術(shù)界也陸續(xù)出現(xiàn)過(guò)各種原型，有的用螺旋槳驅(qū)動(dòng)，有的模仿魚類擺尾，有的像水母一樣蠕動(dòng)。但這些工作大多停留在“造一個(gè)、驗(yàn)證一個(gè)想法、然后收工”的階段，彼此之間缺乏對(duì)話。

沒(méi)有人退后一步問(wèn)過(guò)一個(gè)更基本的問(wèn)題：這一整類機(jī)器人，到底能和人發(fā)生什么樣的關(guān)系？它該怎么靠近人，在什么高度停留，用什么方式表達(dá)自己的存在？徐銘陽(yáng)和李彥衡的這篇論文試圖給出第一份系統(tǒng)性的回答。

柔軟帶來(lái)的安全感

雖然都飛在天上，但如果把一個(gè)軟體浮空機(jī)器人和一架四旋翼無(wú)人機(jī)放在一起，二者的差別一目了然。無(wú)人機(jī)靠高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳克服重力，升力強(qiáng)、速度快、載重大，但螺旋槳帶來(lái)的噪音和危險(xiǎn)性也大大限制了它和人的近距離交互。在中國(guó)、日本等多地，無(wú)人機(jī)被禁止在人流密集的場(chǎng)所飛行。

（來(lái)源：Designing Interactive Systems Conference）

軟體浮空機(jī)器人走了完全不同的路。它靠氦氣提供浮力，不需要螺旋槳維持懸浮，身體由充氣的柔軟材料構(gòu)成。兩者最根本的區(qū)別可以用一個(gè)場(chǎng)景概括：無(wú)人機(jī)失控會(huì)砸下來(lái)，浮空機(jī)器人失控只會(huì)慢慢飄下來(lái)。

“即使螺旋槳被外殼罩住，噪音問(wèn)題依然很難解決，”徐銘陽(yáng)說(shuō)，“五分鐘十分鐘的嗡嗡聲可以忍，但如果一個(gè)機(jī)器人要在你家長(zhǎng)期共存，這個(gè)噪音大部分人應(yīng)該都受不了。但浮空機(jī)器人就不需要任何馬達(dá)一直轉(zhuǎn)，僅憑氦氣就能一直飄在那兒。”

李彥衡從體驗(yàn)的角度補(bǔ)充了另一層區(qū)別：“無(wú)人機(jī)不管大的還是小的，螺旋槳的聲音都會(huì)讓人本能地想離遠(yuǎn)一點(diǎn)。但我們的撲翼機(jī)器人給人的第一感覺(jué)是：我是不是可以去碰碰它、抱抱它？”

論文將這種差異概括為 “safety through compliance”，安全不靠閃避，靠柔軟本身。這不只是材料選擇的問(wèn)題，它從根本上改變了交互設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。設(shè)計(jì)師不再需要花大量精力在避障算法上，因?yàn)榕龅搅艘矝](méi)關(guān)系。碰到墻就彈開(kāi)，碰到人也無(wú)害。觸碰不再是系統(tǒng)故障，而是交互的一部分。

基于這個(gè)前提，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始系統(tǒng)性地追問(wèn)：浮空機(jī)器人獨(dú)特的物理特性，還能催生哪些交互可能？

善意的混亂

為了回答這個(gè)問(wèn)題，他們找到了 12 位跨學(xué)科專家，覆蓋人機(jī)交互、設(shè)計(jì)和機(jī)器人三個(gè)領(lǐng)域，分布在七個(gè)國(guó)家，經(jīng)驗(yàn)從 2 年到 40 年不等。由于硬件尚不成熟，團(tuán)隊(duì)沒(méi)有選擇先做用戶實(shí)驗(yàn)，而是讓從業(yè)專家在觀看 SFR 視頻后進(jìn)行共同推測(cè)：如果未來(lái)真有這樣一個(gè)機(jī)器人住在你家里，它可以做什么、該怎么存在？

訪談最終提煉出十個(gè)設(shè)計(jì)維度。這些維度不是關(guān)于怎么造機(jī)器人，而是關(guān)于機(jī)器人怎么和人相處。徐銘陽(yáng)強(qiáng)調(diào)這個(gè)區(qū)分：“它本質(zhì)上是互動(dòng)設(shè)計(jì)的空間，我們討論的是機(jī)器人如何更好地展現(xiàn)生命力。”

（來(lái)源：Designing Interactive Systems Conference）

其中幾個(gè)維度和日常直覺(jué)的關(guān)聯(lián)最強(qiáng)。

第一個(gè)是垂直高度。浮空機(jī)器人可以在不同高度運(yùn)作，而不同高度意味著完全不同的關(guān)系。貼近地面時(shí)，它可以像小狗一樣蹭你的腿；在眼睛高度，它可以展示信息、碰碰你的肩膀做提醒；升到頭頂之上，它就變成一種環(huán)境性的存在，在那里，但不打擾。

"這個(gè)機(jī)器人能不能有一個(gè)家就在天花板上？就像燕子筑巢一樣，"徐銘陽(yáng)說(shuō)。頭頂以上的空間至今是一個(gè)未被利用的交互資源。地面機(jī)器人夠不到，無(wú)人機(jī)占據(jù)又太吵，浮空機(jī)器人恰好可以安靜地懸停在那里，提供一種不打擾的陪伴。

第二個(gè)有意思的點(diǎn)藏在“交互對(duì)象”這個(gè)維度的一個(gè)特殊類別里：自身。當(dāng)一個(gè)浮空機(jī)器人什么任務(wù)都不執(zhí)行、什么指令都沒(méi)收到時(shí)，它不會(huì)像掃地機(jī)器人那樣回充電樁變成一塊靜物。因?yàn)榭諝獾牧鲃?dòng)，它會(huì)輕微漂移、緩慢旋轉(zhuǎn)、偶爾碰到墻壁后彈開(kāi)。一位受訪專家的原話是：“掃地機(jī)器人回充電樁就變成了死物，但浮空機(jī)器人什么都不做也有一種生命脈動(dòng)。”

什么都不做，本身就是一種交互。

這也引出了論文中最有啟發(fā)性的概念：benevolent chaos，善意的混亂。

專家們?cè)谠L談中反復(fù)提到一個(gè)類比：寵物。人喜歡寵物，一個(gè)重要原因恰恰是寵物不完全聽(tīng)話。貓會(huì)賴在鍵盤上不走，狗會(huì)叼走你的襪子。這些小麻煩構(gòu)成了性格，引發(fā)更深的情感連接。

軟體浮空機(jī)器人天然具有這種不可預(yù)測(cè)性。它會(huì)被氣流吹偏，行為軌跡不完全可控。開(kāi)門帶來(lái)的風(fēng)、空調(diào)的氣流、甚至人走過(guò)時(shí)帶起的空氣擾動(dòng)，都會(huì)影響它的運(yùn)動(dòng)。在研究團(tuán)隊(duì)的很多演示場(chǎng)景中，這種不可控反而成了積極的催化劑。

李彥衡講了一個(gè)典型的例子：“當(dāng)飛飛魚在空氣中不受控地飛向另一個(gè)人，那個(gè)人會(huì)覺(jué)得‘我是不是需要幫它一下’，兩個(gè)人的聯(lián)系可能就由此產(chǎn)生了。”團(tuán)隊(duì)有意識(shí)地想把浮空機(jī)器人身上這些看似消極的品質(zhì)，比如不穩(wěn)定的飛行、不可控的漂移，轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)資源。

論文的建議是：不要完全消除這種隨機(jī)性，而是有意保留它。關(guān)鍵在于浮空機(jī)器人的柔軟和輕盈為不可預(yù)測(cè)性劃定了安全邊界。它可能飄到你意想不到的地方，可能撞到你，但絕不會(huì)傷害你。混亂是善意的，因?yàn)檩d體是安全的。

除了不可預(yù)測(cè)性，情感連接還有另一個(gè)來(lái)源。他們的原型被設(shè)計(jì)成魚的形態(tài)，而魚在很多文化傳說(shuō)中有一種介于親近和神秘之間的氣質(zhì)。“大家接觸到這個(gè)機(jī)器人的時(shí)候，會(huì)覺(jué)得既想觸碰又不敢觸碰，有很多有意思的情感動(dòng)態(tài)在里面，”李彥衡說(shuō)。

同時(shí)，氣球材質(zhì)本身是易碎的，當(dāng)人面對(duì)一個(gè)脆弱的物體時(shí)，會(huì)本能地產(chǎn)生同情和關(guān)懷。“無(wú)人機(jī)給人的印象是強(qiáng)大的、智能的，但浮空機(jī)器人是脆弱的，需要人去照顧。這種脆弱性反而能建立起更深的情感體驗(yàn)。”

這和論文中引用的“弱機(jī)器人”（weak robot）理論一致：示弱是一種關(guān)系資源，能引發(fā)人主動(dòng)投入關(guān)懷。

徐銘陽(yáng)把所有這些特質(zhì)歸結(jié)為一個(gè)詞：生命感。“它會(huì)犯錯(cuò)、會(huì)調(diào)皮搗蛋、會(huì)惹出麻煩，這些就是生命感的體現(xiàn)。它不是完美的，就像我們?nèi)艘粯印！?/p>

對(duì)他和李彥衡而言，人機(jī)交互不應(yīng)止步于讓機(jī)器完成任務(wù)，更在于探索如何讓機(jī)器人以更具生命感的方式進(jìn)入人的生活。

但生命感需要物理載體，而物理載體受物理定律約束。讓一個(gè)充氣機(jī)器人在空中維持“活著”的狀態(tài)，遠(yuǎn)比想象中困難。

1 升氦氣，1 克升力

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，1 升氦氣只能提供約 1 克凈升力。想加一個(gè) 10 克的攝像頭，就需要多 10 升的氣囊體積。更大的氣囊意味著更大的空氣阻力，需要更強(qiáng)的推進(jìn)力，需要更大的電池，電池更重又需要更大的氣囊。論文將這種循環(huán)稱為“浮力-質(zhì)量循環(huán)”（Buoyancy-Mass Cycle），一個(gè)牽一發(fā)動(dòng)全身的級(jí)聯(lián)約束。

“你想讓它更智能、性能更好，但又沒(méi)法加很重的設(shè)備，”徐銘陽(yáng)說(shuō)，“它沒(méi)法做到完美，能找到最佳平衡點(diǎn)，就需要非常多的探索和努力。”

他們的參照系是德國(guó) Festo 公司的飛行企鵝和飛行魚，早期浮空機(jī)器人的標(biāo)志性作品，但體積巨大，企鵝接近 4 米長(zhǎng)，翼展 2 米。徐銘陽(yáng)曾專門去迪拜未來(lái)博物館看過(guò)飛行企鵝實(shí)物，“非常巨型，在普通室內(nèi)空間根本飛不了”。他們的核心工程目標(biāo)之一，是把機(jī)器人做小到能穿過(guò)門框。“能穿過(guò)門框，室內(nèi)交互才成為可能。”

經(jīng)過(guò)多代迭代，他們的 Cuddle-Fish（飛飛魚）原型已經(jīng)比最初版本小了很多。它使用氦氣囊體配合撲翼推進(jìn)，翅膀由 3 克微型舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)稱撲翼提供前進(jìn)動(dòng)力，差速撲翼控制方向。

論文中基于這個(gè)平臺(tái)演示了七個(gè)概念驗(yàn)證場(chǎng)景：SFR 在設(shè)定時(shí)間緩緩降落到用戶身上實(shí)現(xiàn)“輕柔喚醒”、降落在大腿上充當(dāng)近乎無(wú)重量的“閱讀支撐”、飄過(guò)來(lái)輕拍肩膀提醒久坐的用戶站起來(lái)活動(dòng)、在音樂(lè)中同步撲翼頻率與節(jié)拍成為“舞蹈伴侶”。

（來(lái)源：Designing Interactive Systems Conference）

不過(guò)，Cuddle-Fish 當(dāng)前仍處于遙控操作階段。徐銘陽(yáng)的一位在東京大學(xué)工作的同事正在嘗試加裝極小的低功耗攝像頭，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別實(shí)現(xiàn)基本的空間感知。“初步的自主性不是一個(gè)特別難的問(wèn)題，知道人在哪、墻在哪、不要迎面撞上去，”徐銘陽(yáng)說(shuō)。

但更高階的能力，比如識(shí)別人的情緒、接入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、根據(jù)用戶狀態(tài)主動(dòng)做出反應(yīng)，“可能還需要走一段路。這也不只是我們的目標(biāo)，是整個(gè)陪伴機(jī)器人行業(yè)都在努力的方向”。

李彥衡提到了一個(gè)容易被忽視的實(shí)用問(wèn)題：充放氣。掃地機(jī)器人可以自己回充電樁，浮空機(jī)器人目前還需要人手動(dòng)充氣。未來(lái)能否自動(dòng)完成充放氣、讓用戶覺(jué)得使用成本足夠低，也是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

這個(gè)問(wèn)題反過(guò)來(lái)也打開(kāi)了一種有趣的設(shè)計(jì)可能。徐銘陽(yáng)想到了自己高中時(shí)期最喜歡的動(dòng)漫角色大白：“大白需要的時(shí)候出現(xiàn)，不需要的時(shí)候自己縮進(jìn)一個(gè)小包里。充氣機(jī)器人也可以這樣，需要的時(shí)候充起來(lái)，不需要的時(shí)候放氣收好，不占空間。如果未來(lái)真能自動(dòng)充放氣，那就是真正的大白了。”

他認(rèn)為浮空機(jī)器人更可能率先出現(xiàn)在公共空間而非家庭。“在博物館、商場(chǎng)這些地方，作為一種創(chuàng)造生命力的氛圍存在，這其實(shí)已經(jīng)有人在做了。”而在五年內(nèi)，普通人也很有可能在家里見(jiàn)到這樣的機(jī)器人。

團(tuán)隊(duì)透露有將研究推向產(chǎn)品化的意向，但沒(méi)有急于入場(chǎng)。“服務(wù)機(jī)器人不是單獨(dú)存在的，它很依賴其他技術(shù)并行發(fā)展。我不認(rèn)為越早進(jìn)場(chǎng)越好，需要一個(gè)時(shí)機(jī)，把所有條件一起推起來(lái)。”

圖丨徐銘陽(yáng)（左）與李彥衡（右）（來(lái)源：受訪者）

團(tuán)隊(duì)對(duì)浮空機(jī)器人最終形態(tài)的想象，和工程指標(biāo)無(wú)關(guān)。徐銘陽(yáng)想做一個(gè)浮在肩膀旁邊的小精靈。“和你聊天，和你抱抱。不光是助手，更多是一種治愈，一種 wonder。你可以感受到魔法走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。”

李彥衡進(jìn)一步提到：不是把機(jī)器人做成人的附屬品，不是替人干活的工具，而是一個(gè)有自己生命的并行個(gè)體。“我們共同生活在一個(gè)家里，彼此支持，彼此陪伴。它有它自己要干的事情。”

徐銘陽(yáng)笑著接過(guò)話：“有點(diǎn)像家里養(yǎng)了一種魔法形式的貓。貓有自己的心思，貓并不是因?yàn)榉?wù)人而存在的。人要服務(wù)貓。”

在一個(gè)機(jī)器人越做越強(qiáng)大、越做越精準(zhǔn)的行業(yè)里，這群研究者賭的是相反的方向：軟的、慢的、會(huì)被風(fēng)吹跑的、需要人照顧的。它不完美。但或許，完美從來(lái)不是機(jī)器人住進(jìn)人類生活的前提。

參考資料：

1.https://www.youtube.com/watch?v=6qrZC1kF7Kc

2. https://dl.acm.org/doi/10.1145/3800645.3813051