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Q前沿丨“机器人”的历史、现在和未来

2021-08-06 21:20:59



机器人已经成为全球增长最迅速的热门产业之一,目前美国、德国、中国和日本四个国家的机器人销量占到全球销量的70%。现在我们要思考的是如何承担发明一个全新物种的责任。


来源:36氪编译

原作者:MATT SIMON


现代机器人和蹒跚学步的孩子没什么不同:看着它们摔倒很好笑,但我们知道,如果我们笑得太厉害,它们可能会演变出一种奇怪的东西,。没有一个人类的创造物,能够像机器人这样令人困惑、敬畏、钦佩和恐惧:我们希望机器人能让我们的生活变得更轻松、更安全,但我们不能完全相信它们。我们正在按照自己的形象设计它们,但我们担心它们会取代我们。


不过,这种犹豫不决,并不妨碍机器人技术的蓬勃发展。机器人终于变得足够聪明,有足够的体力走出工厂和实验室,在我们中间行走、奔跑甚至跳跃。机器人已经到了。


在不久的将来,你可能和一个机器人一起工作,更可能和机器人交朋友。


机器人的历史


“机器人”这个词最早出现在1921年卡雷尔·卡佩克(Karel Capek)的剧作《R.U.R.》(全称为《Rossum's Universal Robots》)里。“机器人”来自捷克语,意思是“强迫劳动”。


《R.U.R. 》将建立不可信任的机器的比喻一直持续到今天。例如,《终结者》(Terminator)、《复制娇妻》(The Stepford Wives)、《银翼杀手》(Blade Runner)等等。这并不是说流行文化没有拥抱更友好的机器人。想想《The Jetsons》中的罗西(Rosie)吧。而且,没有一个作品能够比罗宾·威廉姆斯(Robin Williams)的《Bicentennial Man》更家庭友好了。


现实中“机器人”的定义和那些虚构作品中的一样不可靠。如果你问10个机器人专家,你会得到10个不同的答案。但他们确实在一些一般性的指导方针上达成了一致:机器人是一个智能的、物理体现的机器。机器人可以自主地执行任务。机器人可以感知环境,并进行相应的操作。


但直到20世纪60年代,才有公司开始开发符合这些准则的产品。就在那时,硅谷的SRI International开发出了Shakey,这是第一个真正的移动感知机器人。这个“轮子上的塔”很有名——笨拙、缓慢、不停地颤抖。配备摄像头和保险杠传感器,Shakey可以在复杂的环境中导航。这不是一台看起来特别自信的机器,但它是机器人革命的开始。


之后,机器人臂开始改变制造方式,第一个是Unimate,用来焊接汽车车身。如今,它的“后代”统治着汽车工厂,以比任何人都高得多的精度和速度完成繁琐、危险的任务,也非常符合我们对机器人的定义——它们是能感知环境,并进行操作的智能机器。


然而,机器人仍然主要局限于工厂和实验室中,在20世纪80年代中期,本田启动了一个人形机器人项目。这项工作的高峰是著名的Asimo,它曾经和奥巴马一起踢过足球。


今天,先进的机器人无处不在。为此,你需要特别感谢三种技术:传感器、致动器和人工智能。


传感器,2004年的DARPA(美国国防高级研究计划局的缩写)大挑战赛,机器人专家组成团队,拼凑出自动驾驶的汽车,来穿越沙漠。他们用激光雷达来建立世界的三维地图。随后私人公司开始竞相开发自动驾驶汽车,大大降低了激光雷达的价格,以至于工程师们可以用相对便宜的价格,制造出有感知能力的机器人。


致动器,指的是机器人关节中的电动机和变速箱的组合。正是这种致动器决定了机器人的强度,以及它移动的顺畅与否。但是一个新的领域,也就是所谓的软机器人,致力于创建一个全新水准的致动器。与骡型机器人不同的是,软机器人通常是柔软的,它们通过使用空气或者石油来使自己移动。与笨重的传统致动器不同,你可以叠放一堆这样的致动器来增强力量:例如,一个叫Kengoro的机器人,用116个致动器拉动缆绳,使机器能够做出像俯卧撑一样的人体动作。这是一种比传统的电动马达更自然的运动形式。


人工智能,机器人技术似乎正到达一个转折点,在这个转折点上,处理能力和人工智能正在结合起来,使机器运转。对于机器来说,就像人类一样,感官和智能是分不开的——如果你拿起一个假苹果,在把它塞进嘴里之前没有意识到它是塑料的,你就不是很聪明。这是机器人学的一个前沿(复制触觉,而不是吃假苹果)。例如,一家名为SynTouch的公司,已经开发出了机器人指尖,可以感知从温度到粗糙程度的各种感觉。


随着传感器越来越便宜,人工智能所需的超级处理器也在经历同样的事情。得益于游戏和虚拟现实技术的进步,GPU正在帮助移动机器人直接在机器上执行复杂的计算,而不是在云中执行,这意味着如果失去连接,它们仍然可以运行。这对于机器视觉来说特别重要,机器视觉可以让Kuri这样的机器人识别你的脸。


13类真实和想象中的机器人

1、皮格马利翁(Pygmalion) (古希腊)


这是这一切的开端。在希腊神话中,皮格马利翁用象牙雕刻了一个女性形象,然后发现自己爱上了她。他吻了她,奇怪的是,她感受到了温暖。所以,阿芙罗狄蒂(爱与美的女神)就把雕像变成了一个真正的人类女性,这样皮格马利翁就可以娶她了。从而就产生了一个智能的人形机器。

2、Rossum's Universal Robots( 1921年)


卡雷尔·卡佩克1921年的戏剧《Rossum's Universal Robots》将“机器人”一词引入词典,尽管这些人工劳动者是由化学制品而不是金属制成的。它们也比大多数机器人更凶残,对巩固“杀人机器”的比喻有很大的帮助。

3、Maschinenmensch (1927) 


无声电影《大都会》(Metropolis)中的人形机器人明星。从技术上讲,它是一个雌核动物,意思是一个雌性机器人。这已经发展成为了一个极其棘手的问题,充斥着各种模仿女性的性感机器。

4、Shakey( 1966 )


1966年至1972年间发展起来了一种颤抖机器人,它是第一个真正有感知能力和移动能力的机器人,能够在房间里绕过障碍物。这要归功于早期的计算机视觉技术,这种技术如今可以帮助机器识别图片中的猫,更重要的是,它可以让自动驾驶汽车感知周围的世界。

5、Stanford Cart(1960)


和Shakey一样,Stanford Cart也是一个让机器自主导航的早期实验。它装着四个自行车轮胎到处跑,靠汽车电池供电。一个有趣的事情是:张贴在通往实验室道路上的“小心机器人车”标志,曾多次被人偷走。

6、C-PO和R2-D2 ( 1977 )


有史以来最伟大的机器人二人组。

7、终结者( 1984 )


我需要对终结者缺乏痛苦的说法提出异议。机器人学家实际上希望他们的发明能感受到痛苦,原因和你我需要感受到的一样:痛苦阻止我们伤害自己。终结者能抵挡子弹吗?当然。但它也需要知道,在何时它的身体/电枢会推得很远。

8、火星漫游者(Mars rovers)( 1997年至今)


也许是太阳系中最受欢迎的机器人,自从1997年索杰纳号(Sojourner)登陆火星以来,火星漫游者(总共四个)一直在这颗红色星球上漫游。当然,火星车已经变得越来越复杂。如今,上图所示的好奇号(Curiosity)火星车可以自主地找到最好的岩石,用激光进行爆炸。图片中显示的是两个航天器工程师和四个火星车。

9、Asimo ( 2000 )


本田的第一个人形机器人P1,有6英尺2英寸高。 它的后代,现代的 Asimo,身高略超过4英尺,显得更可爱。但这并不是重点。本田正在优化其两条腿走路的机器人,这种技术也许有一天会使它们在探索为人类建造的环境时有用,比如核反应堆。

10、达芬奇手术机器人(daVinci surgical robot)( 2000 ) 


2000年推出的达芬奇手术系统不是外科医生的替代品,而是一种辅助。医生可以遥控操作仪器来完成更精确的手术。不过,这也不是没有坏处的。首先,系统会提高成本。事实证明,医学院的学生正在这个系统中受到可怕的训练。

11、Roomba ( 2002 )


是一个受人喜爱的吸尘器。

12、DARPA挑战的自动驾驶汽车( 2004 ) 


机器人汽车革命始于2004年的DARPA大挑战赛,一场艰苦的穿越沙漠之旅。DARPA是五角大楼的研究部门,它对把人类驾驶员排除在外感兴趣。这项挑战开始了对自动驾驶汽车的研究,但我们离100%自主的机器人还有很长的路要走。

13、波士顿动力公司SpotMini ( 2016 )


波士顿动力公司是少有的不用担心广告的公司之一,它只需要发布机器人做疯狂事情的视频就行了。例如,在一周的时间里,它首先展示了它的SpotMini四足机器人是如何打开一扇门并抓住它让另一个SpotMini溜过去的视频,然后是另一个人试图用曲棍球棒击退机器人视频。




机器人的未来





越来越复杂的机器可能会充斥在我们的世界里,但要使机器人真正有用,它们必须变得能够更加自给自足。毕竟,要给一个家用机器人预先编程,使其掌握可能遇到的每一个物体的操作方法是不可能的。你要让它能够自己学习,这也是人工智能进步的地方。


拿机器人Brett来说。在加州大学伯克利分校的一个实验室里,这个人形机器人自学了如何去解决孩子们的一个谜题,在这个谜题中,你需要把不同形状的钉子塞进不同形状的孔中。它是通过一个叫做强化学习的过程,反复尝试来做到这一点的。没有人告诉它如何把方形的钉子塞进方形的洞中,Brett通过随机移动并获得数字奖励,每次它接近成功时,就能自己学到一些新的东西。当然,这个过程是非常缓慢的,但是随着时间的推移,机器人专家们将磨练机器在新环境中自学新技能的能力,如果我们不想被束缚在照看它们的工作中,这是至关重要的。


说到这个。在不久的将来,我们将不得不照看机器人。哪怕它们已经变得先进,但它们仍在艰难地应对着我们的世界。例如,它们会跳进喷泉里。因此,至少在短期内,解决办法是建立呼叫中心,机器人可以在紧急关头呼叫人类,来帮助它们度过难关。例如,如果医院的机器人晚上在大厅里行动,没有人来挪开一辆挡住它的前进的车,它就可以呼叫操作员。操作员将可以遥控机器人绕过障碍物。


人类与机器人之间迅速发展的关系非常复杂,以至于产生了一个独特的领域——人机交互。使机器人适应人类是很容易的——让它们变得柔软,给它们一种触觉——最大的挑战是训练人类与机器相处。以医院的机器人Tug来说,医生和护士得学会像对待祖父母一样对待它——让它不要碍事,必要时帮助它摆脱困境。我们还必须控制我们的期望:像Atlas这样的机器人看起来似乎很先进,但它们远非你想象中的那样具有很强的自主性。


人类所做的事情,基本上是发明了一种新的物种,现在我们可能有一点点懊悔。也就是说,如果机器人抢走了我们所有的工作怎么办?毕竟,即使是白领,也不能免受超人工智能的威胁。


你可能会认为,好莱坞这些年来给我们提供的杀手机器人故事有一些好处:目前,机器的能力可能有限,但作为一个社会,我们需要认真考虑我们要放弃多少权力。以旧金山为例,该市正在考虑征收机器人税的想法,这将迫使企业在解雇员工时支付工资。


我不能在这里向你们保证,机器人不会把我们都变成电池,但更现实的情况是,与《R.U.R. 》不同,人类和机器人已经做好了和谐共处的准备——因为这已经发生了。这是多重性的概念,你更可能和机器人一起工作,而不是被机器人取代。如果你的汽车有自适应巡航控制,你可能已经这样做了,在无聊的高速公路上让机器人驾驶,而复杂的城市道路上,你来驾驶。


这些机器有望改变人类生活的几乎每一个方面,从医疗保健到运输再到工作。它们应该帮助我们开车吗?当然。(不过,它们有时不得不做出杀人的决定,但好处远远大于风险。)他们应该取代护士和警察吗?也许不是——某些工作可能总是需要人情味。


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