到底電影裡的智慧機器人離我們有多遠？

著名科幻小說家儒勒凡爾納曾經說過 ——

但凡人能想象到的事物，必定有人能將它實現。

隨著工業文明的發展，人類的能源從蒸汽到電力。而人類天馬行空的想象力，也從紙張走向了熒屏。凡爾納在墨水筆下描繪的浪漫幻想，無不一一實現。那麼熒屏上藝術家們的科幻概念，離我們到底有多遠呢？

▎科幻電影是未來的現實

1968 年，庫布里克的《2001 漫遊太空》橫空出世，開啟了現代科幻電影的紀元。機器人，則是科幻電影中不可或缺的主題。

我們既能在《環太平洋》中，看到人類駕馭著巨大的人形機器與海底怪獸搏鬥；也能在《機器管家》中看到機器人的自我認知，想要移情於人。我們在《終結者》中看到機器人對造物主的無情反噬，也在《我，機器人》中看到人類的未雨綢繆 —— 對機器人三定律的解讀。

電影《我，機器人》

那麼，從可愛如《機器人瓦力》中的 WALL·E 到能守護整個地球的變形金剛擎天柱，當我們談論機器人的時候，我們究竟在談論什麼？

機器人，包括一切模擬人類行為或思想，以及模擬其他生物的機械（如機器貓、機器狗等）。

狹義上對機器人的定義和分類尚有許多爭議，

本文我們僅談論可以接受人類指揮，根據預定程式或人工智慧技術執行行動的智慧機器人。

▎智慧機器人發展程度怎麼樣了？

2018 年，晶片業的摩爾定律早已失效，無人機、無人車的發展也如火如荼，在軟體演算法方面，被譽為人類智慧皇冠上的明珠 —— 圍棋，也已經被 AlphaGo 戰勝。可是研究了幾十年的智慧機器人，似乎還顯得蠢蠢的？

我們需要從智慧機器人的發展談起：

90 年代，Honda 釋出了一系列人形機器人，這些機器人還稱不上「智慧」，但是卻解決了自動化的問題 —— 讓機器人能夠直立行走；

2001 年，美國麻省理工學院研發了世界上第一個有模擬感情的機器人，這意味著研發開始走向智慧領域；

近 5 年，人工智慧（Artificial Intelligence）有了長足發展，使得機器能夠勝任更多通常需要人類智慧才能完成的複雜工作；

在 2018 年，波士頓動力公司研發的系列機器人，在運動能力上驚豔世人 —— 不僅能夠完成常規的走路、奔跑、跳躍，甚至能夠完成後空翻這種超高難度動作。

至此，智慧機器人的研發，完成了硬體和軟體兩方面的積澱。儘管在理論上，要做出外觀、行為和思想上都非常接近真人的機器人尚有很大難度，但在未來並不是不可能的事。

▎智慧機器人的研發難點

科技的發展，最終還是服務於人。有別於巨大的工業機器人，個人智慧機器人顯然更能走進人類生活，像智慧手機一樣與人類互動、服務於人類。

從機器人的發展歷程上我們能看到，研發的難點主要還是在這兩個大類 —— 硬體和軟體。

一、硬體

1. 人形外觀

幾乎所有的科幻電影中，機器人的形象都殊途同歸 —— 人類外觀。

但是在生物進化學上，人體結構並不是個理想的運動形態。在目前機器人行業中，運動能力強的，體積都很大，不方便個人攜帶；而體積小的，功能單一，難以實現多場景應用。

這方面還將會涉及機械設計和材料學，本文限於篇幅，不冗述。

HONDA - ASIMO

2. 控制和驅動系統

如果智慧機器人不具備自主運動的能力，那和電腦有什麼區別？然而一個完備的控制系統 + 驅動系統的複雜程度，卻大大超乎了我們的想象。

不信？你看 —— 完成一項「行走」動作，在驅動方式上首先要抬起左腳，與此同時右手往前、左手向後進行擺臂動作。右腳跟離地並向上，輔以右腳趾發力、右膝彎曲，共同完成右腳蹬地運動。接著，左腳著地，雙手反方向擺臂復原。重心前移，右腿伸直復原。在整個過程中，基座的重心位置都是在變化的，如何維持平衡？

何況，行走的路面有平坦的，也有彎曲的，甚至還有崎嶇的山路。

而這僅僅是足部的運動。若再加上機械臂和機械手的控制，那就更難了。要知道，拿起一塊石頭和拿起一枚雞蛋是完全不同的環境。

在這方面，除了需要結構光測距、陀螺儀、加速度等各類感測器，還需要高精度伺服舵機等硬體來完成最終動作。

圖源：houseofbots

二、軟體演算法

這是大眾最能直接感受到機器人的「智慧」的地方了，但也是為什麼大眾會覺得智慧機器人的發展不盡如人意的地方 —— 對於科學計算，20 元的計算器已經能完成得很好，而物體識別，AR 測距僅僅在最近才普及到普通使用者的裝置上。

所以，與其問機器人什麼時候能幫我洗衣做飯，不如問

機器人如何獲得能夠有效泛化到各種現實世界物體和環境的技能？

答案是

深度學習

和

強化學習

。

深度學習適合處理非結構化的現實世界場景；

而強化學習可以實現更長期的推理，並展現出更復雜、更強大的順序決策能力。

此外，這些研究還需要基於大資料的基礎上，才能完成學習策略的實現。

其實，

機器人與現實世界互動的難點在於 —— 現實世界的物體具有各種不同的視覺和物理屬性，接觸面的細微差別都會使物體的運動難以預測。

因此，設計出一種能夠觀察周圍環境和確定最佳行動方案，同時對意外結果做出反應的機器人，大致上就是人們預期的「智慧機器人」。

正如人類擁有自己的社交網，機器人也需要構建自身的「內容生態」—— 它能夠接入大部分日常生活所需的服務內容商，使使用者能夠透過機器人獲得便利的服務。比方說透過查詢天氣和日程，幫助人們制定旅行計劃；或者接入教育類網站，幫助孩子學習等等。

「智慧 + 內容生態」才能讓機器人融入我們的生活中。

電影《機器管家》

▎個人智慧機器人將會走向何方？

對於機器人這項大類，我們還是需要分清不同機器人的區別。

其實很多人並不太瞭解機器人的定義和分類，加之科幻電影在幾十年前就為我們描繪過一個美好的未來圖景，而對機器人的技術發展期望過高。要知道，所有科幻作品中對於現實的啟示，都需要透過技術來一步一步實現。

由於汽車工業和電子電器行業的高速成長，工業機器人、科研機器人等應用領域型別的機器人發展勢頭良好。但是大眾更熟悉的還是個人智慧機器人。

儘管我們暫時不能賦予機器人以「人類智慧」的能力。但是得益於工業機器人的廣泛運用，各方面控制驅動技術、甚至包括影象視覺等技術的成熟，個人智慧機器人從「站不穩」到能夠「後空翻」，從只會算數，到能進行語義識別、理解人類語言並且與人類進行簡單的互動，這些足以讓我們對未來有著更現實的憧憬。

某種程度上，我們幾乎可以說，個人智慧機器人將會是人類在智慧手機、智慧穿戴裝置後下一階段的智慧產品 —— 它非常便攜，能夠陪伴在我們身邊；它也非常全能，能夠理解我們的需求，幫我們處理生活中的各項事務；它還非常聰明，在互動的過程中幫助我們看到更大的世界。它會是我們的全能小管家，也會是我們的良師益友。

最後以凡爾納的一句話共勉：

只有探索才知道答案。

References：

維基百科：機器人

The future of computing as predicted by nine science-fiction machines

3 A。I。 Predictions for 2018： Emotion， Data， Ethics

Favorites：

產品 | 設計

|

技術

|

HackLife | Photography

More：