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各显神通的机器人

来源:    发布日期:2014-08-20 10:11:55   阅读量:0

  就像现代电子计算机的鼻祖阿塔纳索夫-贝瑞计算机出现之前,基于电机和继电器的机电式计算机曾大行其道一样,现代机器人的早期历史,也混合了不同时代的技术。机电式计算机并没有随着电子计算机的出现而迅速消亡,相反,它们还与后来的ENIAC和EDVAC等早期电子计算机并用过一段时间,甚至到21世纪仍有些许仍在工作的孑遗。而早期的机器人诞生的时间节点,也同样笼罩在迷雾之中。

  需要有线或者无线遥控的机电式机器人,曾在集成电路出现之前的漫长岁月里,带给世人无数的惊艳。从世博会上的展品,到车间里替代人类重复劳动的生产机械,机器人在不经意间,就已经走进了人们生活的方方面面。

  而在20世纪70年代末之后,超大规模集成电路技术的日益成熟,为机器人拥有更多的功能,以及行为模式更趋近于哺乳动物乃至人类提供了可能。如今,狭义的“机器人”通常可以理解为一种可以通过预先编制的电子程序,完成某种特定物理动作的机械。依照这一标准,世界上实际存在并得到广泛应用,或者正在研发之中的机器人,大体可以归入6个“谱系”。

  1.工业生产机器人

  在很多科技馆的表演区里,都会有一对来自工厂的机械臂,定时为观众们表演舞剑、陀螺和“走剑锋”(一种让陀螺在太极剑剑刃上旋转的特技)等节目。这一类机器人被称为工业生产机器人,它们也是现代意义上的“机器人”当中最为古老的成员。

  早在1954年,美国工业机器人先驱乔治?德沃尔就发明了世界上第一台用于工业生产的机器人“尤尼梅特”。仅仅数年之后,这一类机器人就被投入到了汽车生产的流水线,代替人类完成一些重复性的工作。

  随着电动机和关节数目的增加,今天的工业生产机器人可以拥有很高的“自由度”,也可以执行更多样化的、更为精密的任务。正是得益于工业生产机器人的辅助,汽车等很多复杂工业产品的价格才得以大幅下降,达到大多数人可以接受的程度。

  2.伺服机器人

  在科幻小说、戏剧和影视作品里,人类或其他外星智慧生命都往往有机器人作为仆人。对于很多人来说,被机器人服侍来过上更轻松的生活是一种梦想。因此,在目前的机器人行业当中,伺服机器人或许是最受普通公众关注的领域。

  伺服机器人可以根据人类的指令,或者预先设定的智能程序,对生活中的事务进行判断,完成对应的服务工作。除了传统意义上的“服务”,陪伴人们玩耍或进行文艺表演的机器人、机器宠物,甚至医院中的手术机器人,都可以归入到伺服机器人这一类之中。

  3.科技教育机器人

  科技教育机器人的历史可以追溯到电子计算机向公众普及的前夜。1968年,或许是预见到了电子计算机在公众中普及的趋势,美国开发了旨在教计算机初学者编写程序的LOGO语言。这种昵称为“海龟画图”的简单编程语言,因其直观的绘图效果和接近自然语言的编程方式,直到今日仍在计算机教学中使用。

  为了让人们更为直观地了解LOGO语言,一种名为“海龟”的科技教育机器人在20世纪80年代被开发出来。这种机器人的名称来自LOGO语言的昵称,外观也往往做成海龟的模样,用以在现实生活中的场地里画图,在学校中为青少年展示LOGO语言指令的执行效果。

  到1998年,丹麦乐高公司开始销售最早的乐高科技教育机器人套件。此后,世界各地的玩具、教具和计算机厂商陆续跟进,开发出类似的商品。今天,这些机器人已经成为提升青少年科学素质的重要器材。中国有很多中小学生都在利用这些科技教育机器人进行比赛,或者实现发明创意。

  4.自动驾驶汽车

  可以自动驾驶前往指定地点,而且躲避其他车辆、行人和障碍物的“智能”汽车,一直是人类的梦想。如今,计算机技术的飞速发展,使这一梦想成为现实。不可否认,自动驾驶汽车一点也不像机器“人”,但它们又完全符合现代意义上的机器人的定义。

  受制于可靠性和早期计算机系统的体积、运算性能等因素,自动驾驶汽车曾长期被禁止上路,也没能实用化。但在2012年,美国开始为自动驾驶汽车发出牌照。未来,自动驾驶的汽车可能会变得越来越多。如果这项技术足够可靠,那么它很可能会降低交通事故中的“人误”因素,让出行变得更为安全和快捷。

  5.“团队”机器人

  电脑游戏《模拟人生》为玩家展示了近未来的美国家庭生活场景的一个侧面:在一位“技术狂人”的家里,像碰碰车一样的园艺机器人负责打理花园,模样类似的吸尘机器人会打扫客厅,而拥有4个旋翼的“厨师”机器人则负责购买外卖比萨饼,并把餐盒带进厨房……几个相对“专业化”的机器人,在主人的指令下组成了一个“团队”,打理着主人生活的方方面面。

  走进人们日常生活的机器人,除了相对“全能”的伺服机器人之外,“团队”机器人似乎更为常见。2003年,美国iRobot公司开始出售吸尘机器人“鲁姆巴”,这通常被认为是走进寻常百姓之家的第一种家务机器人。而它也可以和同这家企业的另一些家务机器人形成相互配合的“团队”,或者与主人既有的家用电器、清洁用具和主人本身的家居习惯“无缝接驳”。这种价格相对低廉,定位为用户某一方面助手的机器人,代表着家用机器人的另一个发展方向。

  6.自我复制机器人

  让机器人通过某种手段复制自己的“同类”,最终形成一支帮助人类拓展宇宙疆界的“机器人大军”,这种科幻小说般的疯狂想法,其实已经出现了半个多世纪;而且,它时至今日仍是机器人研究领域的重点。

  20世纪40年代末,现代电子计算机理论的泰斗冯?诺依曼指出:“任何能够自我繁殖的系统,都应该同时具有两个基本功能:第一,它必须能够构建某一个组成元素和结构与自己一致的下一代;第二,它需要能够把对自身的描述传递给下一代。”人类和许许多多的生命都通过DNA实现了这一点,那么机器人能否实现这些呢?

  “冯?诺依曼机器”的概念和假说由此出笼。这种机器人可以在有合适材料的情况下,生产出自己的备份,并且把描述自己的信息也传递给这台新机器。随后,新机器启动,再进入下一个这样的循环。随着时间的流逝,“冯?诺依曼机器”会覆盖一个个人类无法涉足的星球,并逐渐向远方殖民,改造好一个个星球来等待人类宜居。相关的假说则认为,宇宙中不存在“外星人”的上佳证据,就是直到今天也没有来自外星球的“冯?诺依曼机器”被发现。

  在现实生活中,最接近“冯?诺依曼机器”的事物,或许是计算机病毒。虽然真正的“冯?诺依曼机器”尚未诞生,但随着3D打印技术的进步,基于3D打印来“繁殖”的“冯?诺依曼机器”或许会很快出现。

  7.广义上的机器人

  除了这6类狭义的机器人之外,广义的机器人还可以包括诸多通常应用于军事的遥控机械设备(比如无人机和遥控坦克),以及士兵的“外骨骼”和科幻作品中有人操作的“机甲”(巨型机器人)。相比于狭义的机器人,这些通常应用于军事的机器人有一个共同点,那就是人的参与,相当于人类军人肢体的延伸。

  由人坐进机器人来操作的设想,更可以追溯到匈牙利发明家沃尔夫冈?冯?凯姆佩伦在1769年制造的“土耳其行棋傀儡”。这种装置的内部藏有一名优秀的国际象棋手,由他负责操纵机器人的动作来与观众对弈。

  如今,由超级计算机运行国际象棋程序,并击败人类顶尖棋手早已不是问题;但完全自动在战场上作战的士兵,或者其他全自动军事装备还远未出现。不过,我们最好还是祈祷这一类发明不要成为现实;来自机器人的杀戮,很显然会让不对称战争变得更为残酷,也会为世界带来新的伦理难题。