乐享于工作

西摩（Seymour）

孩子和成人对劳动的预期有所不同：前者的劳动目的是为了玩乐，而后者视劳动为工作。二者与技术的关系也是如此：技术为孩子们创造了玩具，而为成人制造了工具。但是孩子们的创造力已然逐渐模糊了玩具和工具发明之间的区别，最终个人智造技术的发展会将玩乐与工作融为一体。把玩乐和工作合二为一，这个想法最初的灵感来源及最早的倡导推动者是西摩·佩伯特（Seymour Papert），他是一位数学家，同时也是一名计算机领域的先驱。

西摩第一次接触计算机是因为一个幸运的意外。他在20世纪50年代末的一个会议上遇见了被称为“人工智能（Artificial Intelligence，Al）之父”、就职于麻省理工学院的马文·闵斯基（Marvin Minsky）。他们的相遇十分具有纪念意义，虽然在此之前，他们从未听说过彼此，但在这次会议上，他们各自提交的论文在本质上是相同的：探索如何对大脑的思维缘由建立数学模型，而两个人都试图通过抽象出神经元网络的基本特征来解决这个问题。相似的研究方法让他们合著了《感知器》（Perceptrons）一书，该书为后人进一步研究神经元网络奠定了基础。这次相见让西摩走上了一条他意想不到的道路，马文则邀请西摩去麻省理工学院发展。

西摩在日内瓦与著名的瑞士心理学家让·皮亚杰（Jean Piaget）共事。皮亚杰清晰地阐述了“建构主义”（constructivist）学习路径，他认为儿童在实验过程中学到的东西会比重复背诵学到的东西多得多。当孩子们在进行一个又一个实验时，他们真的就像小科学家一样，身上散发出一种值得赞赏的特质，这是在那些呆板又传统的学校课堂上训练不出来的。

1963年，西摩来到麻省理工学院，他希望在此能够研发出更好的人工智能模型来扩展自己的理论研究。当西摩赴约来会见马文时，马文人却不在，而且没有任何迹象显示马文当天会出现（后来知道是马文记错了他们初次会面的日期）。因为这次偶然的失约，却给西摩提供了一个机会，他独自坐在一间里面放着一台外形古怪的机器的房间，而这台机器正就是人类历史上的第一台小型计算机——美国数字设备公司（Digital Equipment Corporation，DEC）的PDP-1系列2。它是早期实验性的TX-2计算机的商业化后代机，由美国DEC公司与麻省理工学院合作研发而成。作为许可交易的一部分，DEC公司同意给麻省理工学院提供一台PDP-1的样品机使用。

计算机在当时那个发展阶段，即使是使用大型计算机1个小时，商业价值也是很高的。可是类似PDP-1一类的小型计算机，在当时却因没有使用需求而被闲置，没人知道如何更好地使用它。当我们需要运营财务系统或跟踪库存时，大型计算机才会变得宝贵，可是对个人来讲，谁会想在空闲时间做这些事呢？

那天，西摩在等马文时待的那个房间就有一台小型计算机，而马文又不在，于是他开始拨弄计算机来打发时间。他通过学习如何编程，随机生成光点图形，造成视错觉（optical illusion），以此来研究人类的运作感知系统是如何运作的。西摩成功了，他脑洞大开，也因此发现了一种更大的可能性：计算机所具备的可编程性，让他发现了一个适合孩子们玩耍的终极沙盘游戏。如果孩子们可以像西摩一样有机会摆弄PDP-1这样的机器，那他们在处理抽像概念时就如同捏一块黏土一样易如反掌了。

为了实现这个愿望，西摩需要解决两个问题。第一，当时他用PDP的机器语言进行编程。我们将在下一章将讨论计算语言问题，到时候你会发现计算机语言有多么不友好。西摩需要开发出一种孩子和计算机都能理解的语言。当时，LISP^[1]是麻省理工学院的计算机科学家们的新选择。我从书写本书的Emacs编辑器^[2]中截取了一段LISP代码，如下：

对于除了计算机科学家之外的任何人来说，包括我，这种语言简直就是一门外语。但LISP建立在精致的程序模型之上，可以运行一系列数据，西摩抓住这个本质，从而开发了面向儿童的LOGO语言^[3]。LOGO的工作方式类似LISP，但不同的是，LOGO由文字而非代码书写，是普通人能看懂的语言。

第二个问题便是要让孩子们也能接触到电脑，可是问题是PDP-1在当时都还未上市。西摩就利用当时计算机最新开发出来的——“多项任务同时处理功能”来解决这一问题。分时共享（time-sharing）让计算机能在多个用户的程序中切换，并实时反馈给其中任何一个用户，这使得远程用户也可以在他们的教室通过拨号进入麻省理工学院来执行一项程序操作。当时，这一想法的实现要比听起来困难得多。不过值得庆幸的是，那时已经有了每秒数据传送量在300比特的“高速”电话调制解调器（“high-speed”telephone modems，如今电缆调制解调器的传输速率高达每秒数百万比特）。

西摩进行了一项实验：他将波士顿市中心一间教室中的孩子们和远程计算机做连线，这项实验在年龄较大的孩子们中效果很好。这样一来，原本西摩自己开发各种各样的人工智能模型的计划，就可以让孩子们和他一起来完成了。孩子们用LOGO语言来探索计算机是如何反馈他们为它编写的规则或程序的，这就像麻省理工学院的人工智能研究人员使用LISP一样。不过这对于小学五年级以下的孩子来说太过抽象。西摩还是希望能给学生们提供一台能与计算机互动的物理设备，因为物理操作对小孩子的学习十分重要。

◇学习使用“乌龟”机器人

早期人工智能研究的一项重要产品是“乌龟”机器人：一只由电子神经系统控制的小型汽车。西摩则研发了一只可以连接到远程计算机的“乌龟”机器人，计算机的输出指令可以指挥“乌龟”机器人移动，并对周围的环境做出反映的。之后，其他一系列的物理界面也被研发出来，包括一盒控制按钮和一个可读出卡片指令的阅读器（后者是当时智力过人的本科生丹尼·希利斯（Danny Hillis）研发的，他后来成为一位卓越的超级计算机设计工程师）。

这些功能远远超出了当时传统的计算机企业用户的实际要求。很多年之后，当鼠标、手写笔、打印机以及其他电脑输入输出设备被研发出来后，企业用户们才能真正体会到这种计算机的实时交互功能。而对孩子们来说，当计算机发展到可以把“乌龟”机器人“移动到”电脑屏幕上，变成矢量图案时（大约在1970年），他们在实物硬件上的创新才算告一段落。虽然，计算机绘制的乌龟不像现实中一只真正的乌龟或人造乌龟那么栩栩如生，但是这个发明让每一个计算机用户，都能用LOGO语言进行编程。从小型计算机到新兴的个人电脑，从德州仪器TI-99图形计算器到雅达利400型电脑（Atari 400）、苹果Ⅱ电脑（Apple Ⅱ）、IBM个人电脑，LOGO语言不断被更新、升级。

当这一切都在有条不紊地进行时，多亏了BBC的报道，我们迎来了一位新的合作者——乐高（LEGO）。当时乐高的老板哥特弗雷德·基尔克·克里斯蒂安森（Godtfred Kirk Kristiansen）看到了一篇BBC关于“乌龟”机器人的报道，据说他当时脱口而出：“嘿，有人和我们想的一样呢！”当时，乐高还不是现在这样一个世界级品牌。乐高由哥特弗雷德的祖父奥勒·基尔克·克里斯蒂安森（Ole Kirk Christiansen）创办。20世纪30年代，奥勒是一位失业的木匠，他在丹麦靠制作木制玩具勉强为生。第二次世界大战结束后，奥勒因为依旧特别喜欢制造玩具而决定重操旧业。奥勒的成果之一就是一辆木制卡车。在可塑塑料出现后，他用这些材料制成砖块，小孩们就可以玩装载卡车的游戏。卡车瞬间售罄，但是人们购买卡车是为了车上的那些塑料砖，它们可比卡车有趣得多了。接下就是乐高的商业发展历史了。

◇操作计算机

◇可程序化积木

如果一台计算机可以连接到“乌龟”机器人上，那也可以连接到乐高积木上，这样孩子们就可以在他们制造的实体模型上，再为玩具添加一些其他的功能和行为了。在麻省理工学院，西摩的后续者在米奇·雷斯尼克（Mitch Resnick）的领导下，和乐高一起合作（当时乐高已经是哥特弗雷德的儿子基耶尔·基尔克·克里斯蒂安森（KjeldKirk Kristiansen）在经营）开发针对乐高的传感器输入设备，以及可以在个人电脑里对乐高玩具进行LOGO语言编程的电动马达。这项研发极具前景，不过想这样玩乐高积木，还必须有一台台式计算机。

与此同时，电脑的运算演化也在继续，从操控个人电脑的微处理器到尺寸更小的单控制器芯片（microcontroller chips，单控制器芯片就像一台简单的独立计算机，可以内嵌在产品之中）。米奇和他的同事弗雷德·马丁（Fred Martin）、布莱恩·西尔弗曼（Brian Silverman）以及兰迪·萨金特（Randy Sargent）利用微控制器研发出一款LEGO/LOGO控制器，其大小和小孩玩的木块差不多。这成为乐高“头脑风暴”（Mindstorms，该名字灵感来源于西摩写的一本书）机器人的机械结构套装（robotic construction kit）的模型。这一群人和巴赫提亚尔·米卡卡（Bakhtiar Mikhak）、罗比·贝格（Robbie Berg）一起继续推进这项研发，他们希望将控制器的尺寸缩小到一块乐高积木那么小。

孩子们喜欢这些常常让他们出其不意的玩法。在早期的一项测试中，波士顿市中心一个四年级男生能快速地掌握这些可以编程的积木，并用它们造出各种小车。女生对这些可编程积木倒不是那么感兴趣，她们坚持选择原始的积木来搭建房子。但是她们在时刻观察着男生，在搭建的房子中小心地添加一些零件，比如能开关的灯。然后她们开始对灯进行编程，由此开始创造一些类似机器人的部件。孩子们对这些玩具非常着迷，他们并没有意识到自己其实正在学习如何设计工程的控制系统。

大卫（David）

1999年，我写了一本名为《当物品开始思考》（When Things Start to Think）的书，书中讨论了当时的新兴科技，揭示了当计算概念从传统的计算机进入到日常生活的方方面面（如乐高玩具、鞋子、家具等）的时候给人类带来的影响。我收到了来自有经验的工程师们内容非常详实的信件，这让我受宠若惊。他们在信中和我讨论了他们过去、现在、以及将要开始的发明，有的非常实用，有的则几乎不可能完成。其中一封写得特别好，在诸多信件中脱颖而出。信的内容从对这本书的深度批判开始，紧接着却转到了出人意料的方向：

真或假：

在2045年，一辆校车将会：

A.配置传感器控制的陀螺仪稳定器。

B.能探测到交通违规者和他们的名字，并向司机反馈。

C.配置能够用思维控制的车窗。

D.能在内存中存储常去的目的地（例如本地的学校），并自动驾驶校车前往那些地方（这是一辆自动驾驶汽车呢！）。

我被这封信的内容所吸引，带着强烈的好奇心和兴趣，又有些许困惑，我继续阅读试图找到一些结论，比如“未来之未来是光明的。”当我看到属名时简直就要从凳子上跌下来了：“诚挚的，大卫（刚满8岁，即将念九年级）”。虽然不确定这是真实的情况还是一个恶作剧，我还是尝试着回复了他，然后立刻收到了大卫的妈妈雅典娜（Athena）长达7页的回信。回信的内容简单说起来就是在“求助！！！”她在家教育大卫，因为一般的学校无法跟上大卫的想法。大卫确确实实只有8岁，而她的问题就是大卫已经可以上大学了，但她不知道该为他做些什么。

我和大卫还有雅典娜之间开始了有趣的信件往来。通信中我了解到，大卫一直在存钱，想要购买乐高头脑风暴套装，他想要发明创造的愿望远远超过了当时他能实现愿望的能力。我送给他一套乐高头脑风暴套装，他迅速地沉浸在这套玩具里，熟练地操作它们，并在他的项目中运用起来。

◇茶的科技

同年，当白宫要求我为千禧年庆祝活动组织一次以“未来的科学与技术”为题的会时，我再次想到了大卫。如果我们的孩子决定了我们的未来，孩子们的发明则决定了科技的未来，那么有谁会比一个8岁的孩子更适合对未来的科技做一个构思呢？于是我让大卫也参与到这次会议中，与会的还有比他大得多的学生，以及成年的科学家们。然而这却是我无意中犯下的一个糟糕的错误。

从实时原子操纵，到嵌入式智能纸张、衣物和家具等，各种各样让人印象深刻的技术在会议上展出。大卫带来了用乐高头脑风暴套装为他妈妈特制的小发明，这个发明是为了消除妈妈因为茶温过热或过凉所产生的顾虑。为了确保茶的温度刚刚好，他在发明的机器注入冷水，再搅动茶叶降温，当温度达到理想温度时便发出声音。

我所犯的错误便是没把大卫放在整个环节的结尾：他让整个展示环节在他那卡住了。他的展现充满智慧，富有意义，目的明确，又生动有趣。在他之后，其他人很难再去展示些什么。他用他的茶水服务机抛砖引玉，讨论了随着科技的发展，如何让工具更具人性化，以及如何通过提出与解决个人最迫切的向题，从而更好地满足社会需求。未来之未来掌握在像大卫这些年轻的发明家手中，确实是光明的。

肯（Ken）

当乐高开始出售头脑风暴机器人时，最大的惊喜则来自于那些购买者。所有带着头脑风暴机器人套装离开玩具店的大人中，大约有一半的其实是为他们自己而不是孩子购买。工程师们在大型的工程项目中，可能做的只是一颗小小螺丝钉般的细碎的事情，因此当他们有机会来亲自建造整个系统时，就会被深深地吸引住。更让人惊喜的是，工程师们玩头脑风暴机器人不仅仅是因为有趣。在我拜访一位刚刚获得诺贝尔奖的同事时，我第一次意识到了这一点。当时这个同事正在实验室里做实验，他高兴地将乐高机器人的零部件组装到一个控制系统中，作为他最新实验的一部分。

同样的事也在麻省理工学院发生，大人们利用为孩子们开发的科技玩具作为重要工具。其中一位是肯·保罗（Ken Paul），他是一名来自美国邮政局（United States Postal）Service，USPS）的程序工程师。肯驻扎在麻省理工学院的校园里，调研哪些最新的研究成果可以应用到邮政系统中，比如在信封加上一个无线标签，从而可以更好地设计送信路径。

当肯·保罗开始他的事业时，他表现得有点像那些在教室里第一次接触到计算机化的积木的女孩子一样。女孩们先是小心翼翼地观察男孩的一举一动，然后在自己搭建的玩具房屋中慢慢加入一些智能模块。肯也在观察着孩子们摆玩由米奇、巴赫蒂亚尔及其同事开发的新一代计算机化积木，他发现孩子们玩的这些玩具比他进行的研究有趣得多。在经过认真思考后，他好奇这些智能玩具是否能有助于为那些价值高达数十亿美元的基础设施建立模型。

美国邮政局的运营规模非常之大，以至于在其收购与运营的预算中，资助一项学术研究和开启一项大规模部署之间存在着巨大的差异。将一个足球场大小的邮件分拣设施（mail sorting facility）扫描制成原型，以此为基础再评估和优化，这种做法几乎是不可能的，所以建造这么一个设施需要极大的信念。当然不是没有办法，除非这个足球场大小的设施能够被摆在桌面上。肯开始在麻省理工学院和巴赫蒂亚尔·米卡卡、蒂姆·戈顿（Tim Gorton）合作，制造这些大型机械设备的乐高尺寸模型。虽然它们看起来像是玩具，但却是根据它们实际对应的机器的规则运转的。

◇认真工作

肯沉醉其中。随着项目的推进，我们有些许担忧，于是计划去一趟华盛顿特区，向美国邮政局的管理层展示一下项目。肯担心，在他用那些玩具进行展示时，管理层可能会认为这个项目处理得太过轻率了。

我们一行人抵达华盛顿，来到美国邮政局的行政会议室，搭建起肯的系统。管理人员陆续到达会议室，表情严肃。所有人看到会议室装扮得像个玩具屋时都扬起了眉毛。而当肯解释他的系统并做了演示后，他们都瞪大了眼睛。每天都得花时间接收一叠又一叠厚厚的报告的管理者们问，他们自己是否也可以使用桌面原型系统来进行假设情景分析（what if scenarios），而不需要再高薪聘请咨询师了。

肯这次展示的重要性远远超过了当时他启动这个项目想要解决的邮件处理应用程序问题。就像电子表格能让用户制作出资金流动的模型而成为个人电脑的杀手级应用软件，计算机化的积木玩具能够让美国邮政局的管理者们为产品和信息建立一个实体流动模型。企业经营者和孩子们一样都喜欢手动的操作界面，在发出行为后马上收到反馈，以及和团队合作、解决问题。技术在用于严肃工作和认真玩乐之间，差异微乎其微。其实，将技术运用于认真工作或尽情玩乐，其中的差异微乎其微。

艾米（Amy）

艾米·孙（Amy Sun）是一位备受青睐的国防工程师，负责政府机构重要的地球和空间项目的关键工作。在日常工作之外，她的最大兴趣爱好就是引导孩子们参与科学和技术相关的活动，例如协助学校开展推广项目，为机器人对抗大赛制造战斗机器人等。我们相识在2002年，那年她和我的同事艾克·庄（Ike Chuang）教授、CBA的项目经理雪莉·拉斯特（Sherry Lassiter）以及麻省理工学院本科生卡洛琳·麦肯尼斯（Caroline McEnnis）一起在印度卡尔贝格（Kalbag）的科学会堂（Vigyan Ashram）设立第一所实地“数制”工坊实验室（Vigyan Ashram是一所偏远的理科学校，我们将在“理解”这一章节中详细阐述）。

在艾米前往印度前，麻省理工学院要求她多停留一段时间做好一切准备。遵循着麻省理工学院访问学生的优良传统，她迅速地接管了实验室。艾米快速掌握了更大型的校园版桌面快速成型工具，并运用这些工具制造这个项目所需的零部件等等。她决定在此次行程结束后要成为麻省理工学院的研究生，这个决定更像是一个简单的声明而不是一个繁复的问题：考虑到自己的能力与兴趣是如此地匹配，她认为（这个判断也是非常正确的）麻省理工学院的申请手续只是一个细节问题。

为了完成项目而造成了一些耽搁，艾米不得不中断了先前成为麻省理工学院学生的人生计划。大概完成了她在校园里的研究成果（即将乐高积木缩小到1微米以组装成微型三维结构）后，艾米迅速回到组建“数制”工坊的队伍中，于2003年抵达波士顿梅尔·金（Mel King）的南端技术中心（在“成长中的发明家”这一章有详细阐述），帮忙启动实验室，随后在2004年帮助加纳的塔科拉迪技术学院（Takoradi Technical Institute）设立一个“数制”工坊。

艾米抵达非洲时着实引起一阵轰动，一个典型的评论称赞到：“这是一位神奇的女士，她凭一己之力创制了所有项目所需的硬件！”她俨然成为一个伟大工程师榜样，甚至于有实验室的男生问了她从未被问过的问题：“麻省理工学院是一所女子学院吗？他们会招男生吗？”

在非洲，艾米培训“数制”工坊用户的第一堂课，是教他们运用激光切割机制造拼图，并组装成几何形状。这原本是学生们的热身课程，不过也给老师们上了一课：那些来自街头的儿童们在实验里制作和组装拼图的速度远远快过年龄较大的学生或是成年人！

颇具讽刺意味的是，在课程进行过程中，一位较年长的在校老师却质疑，为什么要把“数制”工坊的高科技工具浪费在这些小孩子身上。而当他见识到孩子们掌握工具和发明创造的能力时，他惊讶得目瞪口呆。没过多久，当地一位教士便劝诫当地人回家进行斋戒和祈祷，因为“《圣经》告诉我们，我们应该告诉孩子要成为对的人，但我们却把他们推开彼此，保持距离。”让他惊讶的是，“数制”工坊里那些珍贵资源均可以和孩子们分享，而不是束之高阁保护起来。这是一门实验室里每个年龄段的孩子都能容易理解的课程，一个座位通常放满了10个按钮，男女老少挤成一团来共享一个工具，他们自然地进行合作，并互相教学。

◇技术教学

◇解决问题小能手

随着“数制”工坊实验室的活动作为教堂里的教材，进展到解决现实生活中的问题，在这过程中遇到的挑战也越来越大。其中一个我们急需优先解决的是加纳实验室的太阳能项目。他们尝试研发一个可以直接利用阳光中丰富的太阳能，而不是需要先将太阳能转换成电能的机器，后者不仅成本大而且效率低。这样的太阳能集热器不仅要比实验室中的切割工具，也比实验室本身尺度还要庞大。不过，一台机器如何能制造出比它自身还要大的东西呢？

要寻找到这个问题的答案，这可以追溯到西摩·帕尔特的“乌龟”机器人身上。“数制”工坊可以制造一辆可移动的、由计算机控制的汽车，小车可以驾驶在使用的材料上，比如在车尾绑定一支铅笔可以在材料上描绘出精确的图形，之后再利用简易的手工工具进行裁剪。最早的“乌龟”机器人可以提供图形反馈，这比计算机能够胜任图形回馈早了很多。新型的“乌龟”机器人应该也要拥有相同的智造功能。于是，开发“乌龟”机器人的设计项目迅速启动，这在“数制”工坊中是可以实现的。

解决绘制大型结构的实际需求也算是实现了西摩·帕尔特最初的一个梦想。西摩曾兴奋地将计算机和控制器带到教室去，而当时的孩子们却尚未有能力去改变物理外形，他说，这像一根肉刺一样深深地刺痛了他。“乌龟”机器人虽然可提供计算机输出功能，但其自身的外形却无法改变。“乌龟”机器人固定的外形严重地禁锢了孩子们对于发明物物理外形的想象力。

如今在“数制”工坊实验室制造一个“乌龟”机器人已成为一项重要的技术应用，因为它可以制造出比实验室本身还要庞大的结构。“乌龟”机器人关系到制造大型太阳能集热器，进而可以影响到全球能源经济。不过，一个DIY的“乌龟”机器人的重要性更体现在其打破了使用和制造技术工具之间的鸿沟。这就像生物界中的一只真实的乌龟，一旦它可以自行“设计”，那么它就会演化成许多不同品种。这一发明创造的原始启发，可能是来自于玩乐，也可能是为了工作，更好的是同时兼顾玩乐和工作，因为一个人就可以完成发明创造，而不是等一个组织去磨合判断后再进行操作，关于这点我想实在没有必要去说明其中的差别。

【注释】

[1].译者注：LISP是一种通用高级计算机程序语言，长期以来垄断人工智能领域的应用。LISP作为因应人工智能而设计的语言，是第一个声明式系内函数式程序设计语言，有别于命令式系内过程式的C、Fortran和面向对象的Java、C#等结构化程序设计语言。
LISP名称源自列表处理（LISt Processing）的英语缩写，由来自麻省理工学院的人工智能研究先驱约翰·麦卡锡（John McCarthy）在1958年基于演算所创造，采用抽象数据列表与递归作符号演算来衍生人工智能。

[2].译者注：Emacs，即编辑器宏（Editor MACroS）的缩写，最初由理查德·马修·斯托曼（Richard Stallman）于1975年在麻省理工学院与盖·斯蒂勒（Guy Steele）共同完成。作者运用了此编辑器写下了此书。

[3]译者注：LOGO语言创始于1968年，是美国国家科学基金会所资助的一项专案研究，在MIT的人工智能研究室完成。