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机器人产业的前途取决于人工智能关键技术的发展

导读: 目前的机器人已经能够胜任精确、重复性的工作,但很多时候,它还不能够灵活地为新任务进行自我调整,也不能应付一个不熟悉的或不确定的情景。不过,这些情况都在发生改变,机器人正在变得更加智能。我们不禁要问,让机器人实现智能的关键技术到底是什么?

目前的机器人已经能够胜任精确、重复性的工作,但很多时候,它还不能够灵活地为新任务进行自我调整,也不能应付一个不熟悉的或不确定的情景。不过,这些情况都在发生改变,机器人正在变得更加智能。我们不禁要问,让机器人实现智能的关键技术到底是什么?这些技术在最近十年会发展到什么程度?整个产业的应用前景将会如何?

随着家用机器人的应用需求不断增加,人工智能相关技术不断进步,硬件性能的增长,服务机器人近年来开始从实验室走向家庭,并从扫地机器人等单一功能向多功能的个人机器人发展。

01感知、认知和行为控制

机器人的技术按照通常的理解分为三个部分,感知、认知和行为控制。感知主要是基于视觉,听觉及各种传感器的信息处理;认知部分则负责更高层的语义处理,如推理,规划,记忆,学习等;行为控制部分专门对机器人的行为进行控制。

提到机器人,一个最近经常提及的词是人工智能。人工智能是用计算机来实现类似于人的智能行为的一门学科。机器人本身即是人工智能的一个终极应用目标之一。所以谈到机器人,人们很容易联想到人工智能。人工智能的确对于机器人非常重要,上面提到的三个部分的技术都与人工智能相关。

从应用角度看,机器人由于有一定的自主性,能与人和环境交互,与之前的计算设备(包括电脑,手机等)相比,对智能的要求较高,这也是人工智能逐渐受到关注的一个原因。

传统的人工智能做为一门学科,起源于20世纪50年代的达特茅斯会议,后来经过几次大起大落,在基础理论和方法上积累了丰富的成果。从早期的符号计算系统,到专家系统,再到90年代发展起来的机器学习,大数据分析,都可以算是人工智能的范畴。在图像、语音、搜索、数据挖掘、社会计算等领域,又派生出了一些相关的应用研究。其中与机器人联系较为紧密的包括计算机视觉,语音和自然语言处理,还有智能体(Agent)等。

从技术上看,人工智能要达到人类级别的智能,要走的路还非常远,因为目前对人的智能机理尚未研究清楚。但从实用角度看,根据目前技术的进展,如果能够部分模拟人的智能行为(比如认出主人并进行相应的交互)并达到较好的用户体验,将会在短期内取得突破性进展。当然这在技术研发上还需进一步解决技术的实用性、鲁棒性问题。毕竟以往的不少机器人都还在实验室或者受限的环境中(比如养老院)进行研发和测试,而新兴的家庭服务机器人,将在家庭环境中独立或者半独立地(通过与人的协作)完成某些服务,这对技术的鲁棒性提出了更高要求。其中的一些,如计算机视觉、语音识别等核心技术还在不断地改进中,还没有发展到完全成熟。所有这些,都决定了需相当深入的研发工作,才能实现真正的实用化、智能化的家庭服务机器人系统。

02机器人不是一堆机械和芯片

在以往对服务机器人的研究中,一个典型的目标应用是机器人可以做家务劳动,这就要求机器人可以用手臂去操作物体(抓放)。在这些方面的研究虽然较多,但从目前的技术进展看,在几年内实现机器人做家务劳动,仍有诸多的挑战。

1.目前的机器人,尤其是人形机器人的成本过高。举例说,一条机器人的手臂可能需几万美元,而机器人的手部就需要1万多美元,整个机器人的造价,更是普通家庭无法承受的。

2.机械手的灵巧程度,仍然难以和人手相媲美。

3.在安全性方面也存在需要解决的问题。有着钢铁之躯的机器人一旦进入家庭,由于程序错误,不小心挥挥手、伸伸胳膊,都可能对血肉之躯的人造成巨大伤害。

机器人如果暂时不能做家务劳动那又有何用,这是不少人关心的一个问题。如果不能应用,机器人不过是一堆机械和芯片而已。目前除了类似扫地机器人这样能够实现比较单一功能的机器人外,还有不少机器人的用途正在发展之中。

机器人作为一个新型智能设备,普通用户最关心的是机器人可以为他们做些什么?如前文所述,机器人目前还难以实现类似做家务这样的应用。而要达到人的智力水平,也还需要较长的发展时间。所以在应用方面也需要针对人工智能技术,特别是感知认知技术的现状进行设计,要充分利用最新技术,实现在过去看来不可能实现的功能。预计未来十年,市场上出现的服务机器人将具有以下特点。

1.机器人将实现低成本。在前文中提到,如果让服务机器人进入专业或家庭服务领域,成本需足够低。专业服务机器人的成本可以相对高些,而家庭服机器人则需严格控制成本。

2.机器人将拥有多功能特点。目前在家庭中使用的服务机器人主要是扫地机器人这样能够实现单一功能的机器人。未来多功能的机器人将有较大的发展,出于成本考虑,机器人中的某些处理器将可以用于多种应用。同时随着技术的发展,机器人的应用将越来越多,机器人将可以像人一样完成不同的任务。

3.具有独特的应用。这是用户购买使用服务机器人的主要动机,这些应用不是简单移植已有的电脑或手机的应用,而是具有独特的机器人应用的特点,如自主性,操控类似于人并能够与人进行互动等。

4.可与人协作完成任务。因为机器人是为人服务的,所以需要与人进行多方面的互动,以了解主人对服务的需求。另一方面是受制于机器人的智能和人相比还是有很大差距,所以有些任务还不能独立完成,需借助于人的帮助才能完成。

5.机器人将有高安全性特点。这包含信息安全和物理安全两方面。即不给用户带来安全隐患,甚至能主动检测并制止一些有潜在安全威胁的行为。著名的阿西莫夫三大定律,规定了基本的机器人安全规则。当然如何具体实现这些安全性,尤其是物理安全,还需要在机器人硬件和软件上下功夫。

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