作者: Aswin S Babu
在日常生活里,“机器人”一词我们都不陌生,日常交谈中也常常脱口而出。但大家可曾细想过,这个词的真正含义究竟为何?接下来,不妨花些时间,深入探究机器人的定义。机器人的定义,真如表面看起来那么简单直白?还是比我们所认为的更为复杂呢?
从本质上讲,机器人是一种可编程机器,能够感知、处理信息,并自主或在一定程度的人工指令引导下执行任务。与传统工具不同,机器人能够依据环境变化进行自我调适,常被用于执行重复性或危险的工作,让人类能够从这类工作中解放出来,从事更具创造性的工作。大众普遍存在一种认知误区,即认为机器人必然有着人类的外形(图 1),但实际情况并非总是如此。后续我们将深入探讨人形机器人,届时这个概念将得以具象化呈现。
从词源上看,“机器人”(Robot) 一词源于 1921 年捷克剧作者卡雷尔·恰佩克 (Karel Čapek) 的戏剧《罗素姆万能机器人》(Rossum’s Universal Robots),其中“robot”一词源自捷克语“robota”,意为“强迫劳动”。不过,科幻小说作家艾萨克・阿西莫夫 (Isaac Asimov) 因创造了“机器人学”(robotic) 这一衍生词而广受赞誉。“机器人学”首次出现在阿西莫夫 1942 年发表的科幻小说《转圈圈》(Runaround) 中。《转圈圈》里还包含了阿西莫夫著名的[机器人学三定律] 。与诸多开创性技术相仿,机器人学也是从小说作品里获取灵感,逐步将充满想象力的概念转化为现实成果。
从虚构到现实,在工业革命期间,我们见证了迈向[自动机]的第一步,这是一种旨在简化重复性任务的机械装置。自动机的概念可以追溯到古代神话,例如希腊神话中的塔洛斯 (Talos),他是一个青铜自动机械巨人。沃康松鸭(图 3)是一个令人印象深刻的自动机,这只机械鸟蹒跚着寻找食物,叼起种子,然后吞下。根本无法将它与真正的鸟区分开来。
图 3:沃康松鸭(自动机)的内部。(图片来源:《科学美国人》第 80 卷第 3 期,1899 年 1 月)
机器人学的真正突破出现在 1954 年,当时乔治·德沃尔 (George Devol) 创造了第一个可编程机器人 [Unimate] 。Unimate 的出现永远地改变了制造业,特别是汽车行业。
还记得 21 世纪初的 ASIMO 吗?Honda 的人形机器人让我们距离科幻梦想更近了一步。此外,我认为我们不能忘记世界上首位机器人公民,[索菲亚] ) (Sophia)。2017 年她被沙特阿拉伯授予公民权,创造了机器人领域的里程碑。Boston Dynamics 的 Atlas 机器人拥有先进的液压系统和 28 个自由度,展现出卓越的机动性,并彰显了机器人在危险环境中提供协助的潜力。
Boston Dynamics 的另一件杰出作品是 Spot(图 6),这是一款专为多功能性和适应性而打造的四足机器人。如今,借助 AI 和机器学习,机器人可以在复杂的环境中导航、做出决策,甚至从经验中学习。
图 6:Boston Dynamics Spot 机器人运行中。(图片来源:Boston Dynamics)
机器人可不只是工业豪门,或是未来主义概念,实际上,它们是能够在我们日常车间环境里大显身手的实用工具。以下是主要机器人类型的简要介绍。
图 7:工业机械臂组装气缸体。(图片来源:Kuka Robotics)
自主移动机器人 (AMR) 可以使用即时定位与地图构建 ([SLAM] ) 或基于地图的导航技术等高级算法自行移动。它们可以感知障碍物,利用地图找到最短路径,并绕过障碍物从 A 点移动到 B 点,整个过程无需人工干预。这些机器人甚至可以携带机械臂或其他工具来操纵周围的世界。阅读此[自主移动机器人]博客或观看此[视频],以进一步了解相关信息。
除了这些更广泛的分类外,还有群体机器人、软机器人、人形机甲和机械假肢等其他一些机器人系统。群体机器人是一种可以大群体协同工作的微型机器人,模仿蚂蚁或蜜蜂等群居昆虫的行为来完成复杂的任务。软机器人由柔性材料制成,可以在狭小的空间中穿行,并能安全地与人类互动。人形机甲是一种可穿戴的机器人套装,可以增强人类的力量和机动性,常用于康复和工业环境。机械假肢是一种先进的假肢,能够帮助截肢者恢复肢体功能,提升他们的生活质量。
机器人已经对我们的生活产生了巨大的影响。在制造业,它们极大地简化了生产流程,让工作场所变得更加安全。在医疗保健领域,从手术到康复,机器人的身影无处不在。农业是机器人正在加强的另一个领域,能够完成自动化种植、收割和监测农作物等任务,为全球粮食供应提供保障。
还有一点不能忘记,就是机器人在危险环境中所扮演的至关重要的救生角色。机器人可以拆除炸弹、探索深海海沟,甚至管理核材料。
当然,事情并非一帆风顺。我们仍然面临一些重大挑战:
图 11:Boston Dynamics 的 Atlas 机器人正在进行跑酷运动。(图片来源:Boston Dynamics)
感知和快速决策: 机器人需要处理感官数据并在瞬间做出决策。自动驾驶汽车就是一个很好的例子,它们需要检测障碍物并准确预测其运动。这是一个棘手的问题,但我们正在取得进展。5G 和低延迟网络的进步确实为远程处理开辟了新的可能性,使机器人得以将自身无法承载的复杂运算任务,卸载至运算能力更为强大的外部硬件上。
道德考虑: 随着机器人变得越来越普遍,我们需要从大局进行考虑。我们该如何应对工作岗位流失、隐私问题以及 AI 的道德使用?机器超越人类智能的[技术奇点后] 是福是祸,我们仍不完全清楚。一方面,人们担心 AI 末日来临,不受控制的超级智能机器可能会对人类的生存构成威胁。另一方面,人们希望人工智能能够成为良性伙伴,帮助解决气候危机等关键问题。未来仍不确定,很大程度上取决于我们如何开发和监管这些先进技术。
未来看起来令人兴奋。我们正迈向这样一个世界:机器人成为我们全方位的合作伙伴。从工作场所协助和探索未知领域到提供娱乐和陪伴,可能性无穷无尽。
机器人不仅仅是机器,还是人类智慧和创造力的证明。无论您是刚刚起步还是不断突破可能的界限,机器人学都能提供无限的学习、创新和改变机会。因此,让我们继续投身创造、试验和梦想,同时对这些发展的未来影响负责。无限可能等待我们去开启,希望最好的还在后头。
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