机器人与人工智能 原创： 铜火郭  最后库存  2017-11-24 全文共9031字，第一部分为硬知识。 如不感兴趣，可直接跳到第二部分。 欢迎在文章下面留言。 可打赏。 Levitate Imagine Dragons - Levitate (From The Original Motion Picture “Passengers”) 作为一名文科生，虽然不具备具体的技术知识，面对人工智能和机器人这个话题，我仍有一些话想说。在查找资料和阅读书籍之后，借此机会发表一下我对机器人及其相关问题的看法。 ?????  谈起机器人，第一印象总是不太灵活的人形机器人。他们缓慢地模仿着人类的步伐，或许有些还可以说话。这应该都是机器人里面的“人”字作祟。但是最普通的机器人，即可控制的机械手，也是具备了人类身体特征能力的一部分，例如抓取。从1954年诞生在美国的世界上第一台机器人发展到今天成熟的工业机器人，也不过是半个世纪的时间。当然，机器人的应用领域并不仅限于工业领域，同样还有服务类机器人、空间机器人、地面机器人、拟人机器人等。关于机器人的定义有很多种，我比较认可国际标准化组织（ISO）的定义。它的定义较为全面和准确，其定义涵盖如下内容：（1）机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能；（2）机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；（3）机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等；（4）机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。这样无论“智能”抑或是“不智能”的机器都可以算得上是机器人了。  我认为我们总是对电器有一定的偏见。例如，如果机器拥有了一项人可以做的事情的能力，例如洗衣服，即洗衣机。但从来不会有人认为这是智能的，洗衣机只算得上是电器，非智能机器。但是能识别猫的机器被归为智能机器。根据统计学，洗衣机应该比识猫程序更加特别。隐藏在这些说法背后的想法是，有些事情在性质上比洗衣服更“特殊”，但很难清楚地说出这个“特殊”的性质到底是什么。人类智能的独一无二到底是什么？人们对此还没有完全统一的看法。但是，目前机器人的发展方向是喜人的--由单纯的工业机器人走向多样化、高智能方向。机器人技术正逐步向着具有行走能力、多种感觉能力以及对作业环境的较强自适应能力的方面发展。 制造一个机器人要比我们想的麻烦许多。机器人主要有五大基本结构：机器人构型、末端执行器、驱动器、控制器和传感器。他们一同来协调机器人的运动。硬件部分搞定了，至于软件部分则主要需要三大块：操作系统、机器人软件、例行程序集合和应用程序。机器人学能教你太多的知识，其涵盖了电子科学、机械学、控制理论、程序设计甚至动物行为学和人类心理学。机器人学的研究内容主要有六个方面。空间结构学，主要研究空间机构在机器人中的应用体现。例如，机器人机身和臂部机构的设计、机器人手部机构设计、机器人行走机构的设计、机器人关节部机构的设计，即机器人机构的型综合和尺寸综合。机器人运动学，主要研究机器人的执行机构和涉及到组成这一系统的各杆件之间以及系统与对象之间的相互关系，为此需要一种有效的数学描述方法。机器人静力学主要讨论机器人与环境之间的接触引起相互的作用力和力矩。静力学主要讨论机器人手部端点力与驱动器输入力矩的关系。机器人动力学是建立它的动力学方程，作用于机器人各机构的力或力矩及其位置、速度、加速度关系的方程式。机器人控制技术主要研究的内容有机器人控制方式和机器人控制策略。它是有耦合的、非线性的多变量的控制系统。其负载、惯量、重心等随时间都可能变化，不仅要考虑运动学关系还要考虑动力学因素，其模型为非线性而工作环境又是多变的等。机器人所研究的传感器分为两大类：外部传感器和内部传感器。外部传感器是为了对环境产生相适应的动作而取得环境信息。内部传感器包括加速度传感器、速度传感器、位置传感器、姿态传感器等。它是根据指令而进行动作，检测机器人各部状态。 从生活起居方面，我认为大众最了解、最先接触到的机器人就是服务类机器人了。服务类机器人主要分两种。第一类是专业服务机器人，例如军用机器人，医用机器人、农业机器人以及其他机器人。另外一种就是个人／家用服务机器人。下分为教育／娱乐机器人，家政服务机器人，陪护／助残机器人以及其他机器人。今年双十一我母亲就为家里购买了一台扫地机器人。服务型机器人的关键技术主要有远程控制技术、服务机器人多通道人机交互感知反馈工作机制及关键技术、传感器技术、运动控制技术……等。其自主路径规划式扫地机器人的寻路系统的解决方案，采用LocalSense无线脉冲专利技术，通过在空间区域内布设有限数量LocalSense微基站，实时精确地定位无人机/机器人上的LocalSense微标签位置，零延时地将无人机/机器人位置信息准确地将反映到服务器控制台，而无人机/机器人也可实时访问服务器以获得自己的定位结果。精度达到+-5厘米以下，最佳+-2厘米。虽然机器人技术到目前已经发展的十分迅猛，但是我们仍然需要看到在很多方面还有许许多多的技术问题需要解决。服务型机器人存在的问题有可靠性不足、人机交互不足、普及有难度以及人性化不足等方面。但是这没有阻碍机器人发展的步伐。 据数据表明，2012-2015年全球服务机器人销量复合增速已高达19%，预计到2016年将达到607万台。2015年，全球专业服务机器人总销量4.11万台，同比上升25%，个人/家庭服务机器人总销量540万台，同比增长16%。这些厉害的数字是能说明一些事实的，比如普通大众对科技的认可度越来越高，科技走入生活的程度越来越深。但是这并不代表这就是一个好现象。我们需要冷静而客观的看待“进步”。在很多当代著作中，一些未来学家和自鸣得意的技术专家都认为人类目前正经历着一个前所未有的快速变革和进步的时代。但仔细想想，我们的时代看起来也没有那么与众不同。很多技术的“变化”被等同于“进步”，实际上人们并不清楚这些技术究竟算不算得上哪种进步。例如照明领域的进步毋庸置疑，从最初的煤气灯到19世纪80年代爱迪生发明的电灯泡和brush的弧光灯，再到第一只钨光灯，最后到20世纪30年代的闪光灯，但从那以后，这个领域就鲜有大的技术进步。随着年龄增长，人们的视力常在减退，我们都明白我们还没有制造出能和自然光相比的人造光，所以才需要在晚上带上老花镜阅读。历经一百年的科技进步，也没有为我们带来媲美自然光的人造光。这样的例子举不胜举。现在，通过社交软件可以让一个人朋友满天下。但我实在不确定这些变化能否为人类带来幸福。我也不清楚电子邮件和短信能否给人类带来与电话交谈、贺卡和邻里互访一样的幸福感。人类文明整体的发展历史遵循着尽量减少复杂性的原则。我们称之为“进步”的技术往往能有效地降低复杂性，尽管每一代好像都认为复杂性在增加，其原因在于伴随着那些工具出现了新工具以及新的规则。总而言之，生活已经比石器时代简单多了。 机器人在大众眼里就应该是人形的，是会行走的，会对话的。拟人机器人具有人类的外观特征，适应人类生活环境，能模拟人的行为，进行两足步行、单腿站立、双手抓握物体、感知障碍物、摔倒后的起身动作、交互式表演等，能模仿人类的情绪表情，能进行环境识别、对话功能等。拟人机器人是模仿人的形态和行为而设计制造的一种外形像人的机器人，是真正字面意义上或狭义的机器人。说到拟人机器人的发展历史就不得不提加藤一郎教授。加藤一郎由于长期致力于研究拟人机器人，被誉为“拟人机器人之父”。1968年，早稻田大学加藤一郎教授在日本首先展开了双足机器人的研制工作。1984年，加藤实验室又研制出采用踝关节力矩控制的WL-10RD双足机器人，实现了步幅40cm，每步1.5s的平稳动态步行。1992年早稻田大学的研究小组启动了一项由政府、产业界、科研院所共同进行的计划项目“拟人型”。关于拟人机器人的基本结构，我对机器人的头部和手部都很感兴趣。我们都知道人体最精密的器官就是大脑，除此之外人的手是牵扯到骨头最多的部位。这些极难复制的特点肯定会对机器人制造造成极大的困难。拟人的机器人头部用来实现各种表情，表达机器人的内在情感状态，最终使机器人通过丰富生动的表情与人进行自然流畅的情感交流。拟人机器人的头部一般具有横摇轴和俯仰轴2个自由度，可以实现头部的俯仰、回转运动，完成点头、摇头等基本动作；另外，有的拟人机器人头部有两只眼睛，能实现上下和左右转动，即具有4个自由度。拟人机器人的头部除了能实现各种表情之外，还需要能感觉周围的环境信息。其感觉器官包括眼睛和耳朵。拟人机器人手的构成方法可以按照手指数与配置方法、指关节的自由度配置和驱动方法（腔驱动和减速机驱动这类间接驱动方式居多）、传感器的种类与配置方法等进行分类。几类代表性的手机构有腱驱动型4指手、减速器驱动型4指手、带力觉和触觉的5指手。拟人机器人具有广阔的应用前景。由于拟人机器人具有人类的外观特征，更容易适应人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业。它不仅可以在有辐射、粉尘、有毒的环境中代替人们作业，而且可以在家庭服务、医疗、教育、社会娱乐、生物技术、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输、农林水产等多个领域得到广泛应用。 仿生机器人是近十几年来出现的新型机器人。仿生机器人会替我们人类做很多的事情。它的思想来源于仿生学，其目的是研制出具有动物某些特征的机器人。仿生机器人是仿生学的先进技术与机器人领域的各种应用的最佳结合。飞行机器人--“机器苍蝇”是美国加州大学伯克利分校的研究小组用了4年的时间，基于仿生学原理制造出的世界上第一只能飞翔的“苍蝇”。其飞行原理分为：固定翼飞行、旋翼飞行和扑翼飞行。固定翼技术已经成熟，但其翼展在200mm以下时不足以产生足够的升力。目前国内外广泛关注的微型飞行器侧重于扑翼机的研究。陆地仿生机器人--机械蜘蛛是美国宇航局(NASA)喷气推进实验室于2002年12月研制成功的机器蜘蛛。装有一对可以用来探测障碍的天线，且拥有异常灵活的腿。它们能跨越障碍，攀登岩石，探访靠轮子滚动前进的机器人无法抵达的区域。水下仿生机器人又称为水下无人潜器，分为遥控、半自治及自治型。水下机器人是典型的军民两用技术，不仅可用于海上资源的勘探和开发，而且在海战中也有不可替代的作用。仿生机器人是机器人发展的最高阶段，它既是机器人研究的最初目的，也是机器人发展的最终目标之一。在动物身上可以找到有许多种我们无法比拟也没有真正参透的智能，蝙蝠可以在绝对黑暗中以惊人的速度避开物体甚至捕捉飞虫，因为蝙蝠的大脑具有高频声纳系统。迁徙的大雁无需借助地图就能自己定位，在广阔的天地间不迷失方向。鸟类、鱼类和一些昆虫的色彩感觉超凡。这些都是人类不能感知到的。仿生机器人的存在并不是为了做出机器的猫、狗、苍蝇，而是应该学习隐藏在这些“超能力”动物背后的智能，并且为人所用。 未来机器人的前景是如何呢？在现阶段各式机器人都在朝着更精确更智能化的方面发展的时候，我们对未来又能有哪些期待呢？目前专家预测，未来机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业。未来机器人将成为人类探索与宇宙开发、海洋和地下未知世界的有力工具。未来机器人将在未来战争中发挥重要作用。未来机器人将用于提高人类健康水平与生活质量。未来机器人与人类共生。但是问题并没有那么简单。 试分析一下在现阶段服务机器人还没有被人们所熟悉的原因。一方面人们对于用这样一个冷冰冰的机器来服务自己有不小的恐惧感，另一方面，由于机器人的产业化还不完备，机器人无法大量的生产与应用，这也成了机器人普及所面临的一大问题。再者，如果机器人大量的进入人类的生活，这其中牵扯到的是否会造成大量的失业问题以及机器人代替人类的伦理问题也成为阻碍服务型机器人普及的一大原因。也就是说，如果不处理好机器人于人们的关系与机器人的地位，机器人的普及将很难取得进展。机器人完全融入人类生活还需要很长一段时间。 ????? 阿兰图灵发表论文《计算机器与智能》至今，尽管人工智能研究走过了半个多世纪的历史，但似乎只是在最近几年里，人工智能与机器人才突然成为全社会广泛、热议的话题。智能制造、智能服务、智能交易等新概念层出不穷，似乎每个行业都能和人工智能沾上边。企业和政府斥巨资追求人工智能，在短短十年内，人工智能就可能超越人类智慧。科学家认为，一旦人工智能达到一定水平，它将驱动一种很像人类的机体。我们可能会被迫与一种更狡猾、更强大，甚至完全超出我们想象的对手竞争。 智能。 超级人工智能[Artificial Super Intelligence]尚不存在，通用人工智能[Artificial General Intelligence]还在研发中。然而，普通的人工智能却包围着我们，执行着人类希望它们执行的数百种任务。有了A.I的协助，人类的生活看起来会好过许多。人工智能帮你选择买什么书、看什么电影，甚至和谁约会。它把“智慧”放进你的智能手机里，很快它就会驾驶你的汽车，掌控着大部分交易的命脉，控制着重要资源的分配。但是，人工智能也可能威胁我们的生存。 设想一下，假如在未来计算机科学家成功开发出一种智能机器，做事情时在各方面都完胜人类。如果是这样的话，只需要一个与之匹配的系统来完成所有工作，根本不需要半点人类的努力。会有两种可能发生：人们或许会允许机器在没有人监督的情况下自己做决定；也许人们会继续控制机器。如果机器可以自己做决定，我们就无法对其结果进行任何预测，因为我们无法猜测机器会有怎样的行为举止。只能指出一点，即人类的命运将受机器控制。在数字时代，普通人只需动动手指，就可以获取各种知识。因此，用户缺乏深入学习知识的动力，他可以 “借用”别人的“聪明才智”。用户“智能”不升反降。不可避免的，人类对机器的依赖性越来越高，而机器对人类的依赖性恰好相反。当社会和它所面临的问题变得越来越复杂，机器变得越来越智能时，人类就会让机器替自己做更多决定，仅仅因为机器 做的决定能比人类做的决定带来更好的结果。到那时，机器将处在一个有效的控制地位。人类将无法再关闭机器，因为他们太过于依赖机器，关闭机器无异于自杀。 随着智能机器人的进化，尤其是有天赋、有思考能力的机器人的诞生，将对人类社会产生巨大的影响。对于未来的机器人，西方专家对他们持有两种不同的观点：第一种观点认为，高级机器人的出现将会为人类造福，机器人将对人类社会做出不可估量的贡献。而持有悲观论点的一些科学家则认为，正像原子能的两面性一样，其一面可为人类做出巨大的贡献(比如发电)，另一方面它可以作为武器杀戮人类，为人类带来灾难。这些持悲观论点的专家害怕机器人的自主能力加强而失去控制，从而做出一些破坏社会甚至攻击人类的疯狂行动。 人类有意识这是最正常不过的事情了，那么动物有意识吗？未来的机器会有意识吗？那种认为动物“只不过是机器”的观点十分普遍，这对动物和机器来说都是一种蔑视，机器智能将在未来的几十年内具备同人类一样的复杂性和精确性。那么，同人类一样复杂的机器能自己做决定还是只会遵循程序？图灵的预言是否在一步步临近？ 我并不担心A.I的到来，而是担心人类会变得愚蠢。人类总是非常依赖他们发明的工具。例如，发明了文字以后，人类的记忆力下降。另一方面，人类收获了一种储存更多知识和更快传播知识的方法。整个人类社会都在经历“变笨”的过程，电器与现在的数字设备极大地加快了这一过程。计算机导致书写能力的退化，语音识别将奏响书写的哀歌。基于事实，我们可以说，机器没有变得更聪明（只是速度变得更快），而是人类越来越笨。因此，很快就会出现比人类更聪明的机器，但原因不仅仅在于机器变得更聪明。今天的奇点预言家认为机器“智能”是一个发展永远保持加速且不会变缓的学科。但是，我认为除了小型化以外，机器的智能并没有什么长进。我看不出机器智能在加速发展，但我确实看到人类的注意力，即使不是全体人类智能，在倒退。 我极为担心的一点是：如果智能一点都不智能呢？       这个世界确实已经变了，现在人们对机器比对神更有信心。当我们开车去一个地方的时候，我们一定会打开导航系统。即使有人非常熟悉路线。如果导航系统停止了工作，我们会停下车。即使面对铁一般的证据，当导航仪带错了路或者设计了一个不合理的路线，我们也还是会为它辩解。人们对机器犯错的包容度似乎更高。如果我有一次指错了路，多数时间里我都不会被信任；如果导航出现错误，多数用户会简单地认为这是偶然的故障，并会继续信任它。人们往往更愿意相信机器，而不是人。而且奇怪的是，人们似乎也更愿意相信机器提供的见解和意见，而不是专家提供的第一手意见。     一万年来，人类社会走过了以旧石器、新石器、青铜器和铁器为代表的“物质工具”时代；经历了以蒸汽机、发电机和光伏设备为代表的“能量工具”时代；迎来了以计算机、互联网和移动通信为代表的“信息时代”时代。现如今，计算机在许多方面的智能都超越了人类智能，但这种优势仅限于个别领域，比如下棋、诊断某些身体状况、购买并销售股票、为巡航导弹导向等。整体来看，人类智能更为灵活。存在这种差异的原因之一是最先进的计算机也比人类大脑简单，但这种差异正在逐渐缩小。机器极有可能达到人类的智能水平，我们可以结合当代神经网络—计算机模仿人类神经元建立的模型和其他计算模式对系统进行训练和演化。虽然如今计算机从自然语言中汲取并学习知识的能力十分有限，但他们的能力在逐渐提升。一旦计算机的智能与人类相当，他就势必会有超过人类智慧的一天。从诞生之日起，计算机在存储和处理信息方面的能力就超越了人类大脑。为什么现在的机器可以做到50年前的机器做不到的事情？机器只是变得比原来更快，更便宜并且信息存储量更大。只因为这三点，机器变得无处不在。 在这个机器大爆炸的时代，我们该如何同机器相处，如果有一天智能堪比人类的机器真的出现了，我们人类又该采取何种态度？那时，人类和机器人真的可以和平相处吗？先不去讨论前路缥缈的强人工智能。我们先来理智的讨论一下当下。机器人时代或许也没有我们想象中的那么糟糕。尽管有人说工业机器人的存在剥夺了数以千计的就业机会，事实上，如果从全世界范围来看，与此同时也制造了数量惊人的工作计划。这些评论犯的错误在于将陈旧的以国家为基础的逻辑套用于全球化的世界。我们需要将全球范围内相互连接的经济体作为整体来计算就业机会。如果福特公司在美国裁员一千人，但在中国雇佣了两千名员工，就不能简单的下结论。在这种情况下，就业计划实际上不减反增。事实确实如此。究其原因，主要原因不是自动化的工业机器人，而是廉价劳动力。谷歌的AlphaGo与韩国围棋棋手李世石的对弈把有关人工智能的讨论推向高潮。很多人由此开始产生了机器智能即将全面超过人类的乐观期望或恐慌。其实，机器人战胜人类棋手并不让人感到十分意外。下围棋本身就是一种最典型的关于空间的计算和表达，而刚好计算机非常善于处理这样的问题。我们人类可以看到20步的棋，计算机就可以算出30步后的棋。但从另一方面看，在下棋这件事上机器智能战胜人类棋手，并不等于机器智能就全面战胜了人类。人的智能是多方面的，包括决策、感知、推理、计算的智能。这是由一系列环节紧密协作，交互融合构成的。而机器博弈的胜利只能代表在问题空间和搜索推理方面这一个环节上，机器智能战胜了人类。 一般情况下，人类经历的每个时代都倾向于夸大当时这个时代的独特性。技术正以前所未有的速度进步。我们对过去了解越少，就越有可能被当前时代的发展所迷惑。每当新闻报道中提到机器执行这样那样的任务，进步神速，它实际上是在诱导人们认为，在短短几年内机器取得了人类数百万年进化的成果。事实上，任何人造技术都间接地拥有上百万年的发展史，因为它的创造者（人）进化了百万年。没有人类，就没有机器。世界上还没有能创造另一个更高级机器的机器，是我们创造了更好的机器。是我们造就它们的发展。尽管计算机在计算、储存等方面的智能远远超过人类，但其综合智商依然很低。尽管计算机在下棋中战胜了人类的世界冠军，但其运动能力还不如三岁小孩。尽管机器已经有了很快的信息处理能力，但基本上还未具备综合判断能力。机器能够代替和超越人类的，只是比较简单的行为。人工智能与人类智能并非一回事。人工智能只能辅助人而不能完全代替人。但是我们也不能忽视人工智能发展带给人们的负面影响。如果你的行为和思考方式都像一台机器，你的存在已是多余，机器可以比你做的更好。 虽然人工智能技术的发展还有很长的一段路要走，但我还是相信，在未来，机器人一定会在越来越多的方面超过人类。因为作为个体的人来说，人的生命是有局限性的，整个生命周期非常短，而且人的学习能力、感知能力、处理能力受到很大的时空约束，而这一点反而正是机器人的优势。机器人可以在很短的时间里通过计算系统将人类的研究知识成果纳入自己的大脑里。机器人在一定程度上来讲是无私无畏的，是永生的。机器人没有自我意识，他们没有畏惧。他们只要留有备份，就可以再生。同样机器人社会里，是不存在勾心斗角的，他们更容易合作与交流，或许他们是比人类更加团结的一个群体存在。值得欣慰的是，机器人的这些特点也正迎合了人类的一些核心需求。机器人会承担很多环境恶劣的工作。机器人会提供全年无休的服务。我们的未来生活得更加舒适。未来，我相信以机器人为载体的人工智能技术将实现信息的高效整合。使人类的发展进入一个全新的阶段。 我不怕人工智能的到来，相反，我怕它来的不够快。我们需要智能机器人。机器是我们未来生活的关键，在越来越大的程度上决定着我们的生活水平。我们现在处在一个消费社会。创造力、劳动、物品--是我们得以区别于其他动物的关键。我们和大猩猩的区别就在于我们可以制造物品。我们生活在被物品包围的时代。我们制造物品的代价是昂贵的。环境危机四伏。物种灭绝、空气，土壤和水污染、流行病、灾难性事件......人类文明已经用尽了所有廉价、丰富和无处不在的资源。我们不能在欢呼超级智能即将到来的美好愿景里被自己脚下所踩的地球颠覆当头一棒。人类盲目发展导致的生态环境失衡可能导致人类文明崩溃。智能机器人很可能是对我们这个时代最严重问题的解决的关键。我们宣称，我们希望世界上所有人都能达到富裕的水平，但事实是，我们需要穷人来做“富人”拒绝做的工作。穷人做的大多数是维持社会稳定、维系我们正常生活的工作。这些都是低报酬的卑微工作。如果我们希望我们在50年内甚至更短的时间里解决贫困问题，就意味着我们需要在50年内甚至更短的时间里做出能替所有人做那些我们不想做的工作的机器人。我不害怕机器人，我害怕50年后如果我们没有收垃圾、打扫卫生的智能机器人，我们的世界会变成什么样？没有机器人的世界无法正常运转，非常贫穷的人在恶劣的条件下工作，老人无人照顾，残障人士无人帮助。没有机器人的世界是一个可怕的世界。 人工智能在技术上有许多不足之处，但总体而言，它帮助人类生活得更好。我们确实需要智能机器人。我不怕人工智能的到来，相反，我怕它来的不够快。在飞速降临的未来，当人类不再是周遭最聪明的动物时，智能仍将赢得胜利。 My Favorite Bender End. 微信扫一扫 关注该公众号 更多内容vip可查看