http://kadhoai.com.cn 2026-05-07 11:05:56 來源:中國工程院徐揚生院士
【導讀:加(jia)大(da)對(dui)智(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人(ren)科(ke)學(xue)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu),加(jia)強(qiang)對(dui)機(ji)器(qi)人(ren)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)的(de)攻(gong)關(guan),培(pei)育(yu)機(ji)器(qi)人(ren)產(chan)業(ye)市(shi)場(chang),不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)帶(dai)動(dong)智(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)本(ben)身(shen)的(de)發(fa)展(zhan),同(tong)時(shi)也(ye)必(bi)將(jiang)引(yin)領(ling)其(qi)他(ta)相(xiang)關(guan)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)壯(zhuang)大(da)。】

在人類曆史上,當某種技術被全力推進時,往往會催生一大批相關的高新技術。
二戰後美國的阿波羅計劃就是典型例子,沒有阿波羅計劃,諸如高速計算機這樣的技術是不可能誕生的。正因如此,從上世紀60年代後期開始發展的智能機器人技術,也正在對許多高新技術產業和科學研究起著重要的引領作用。
機器人技術的發展與基本元素
早(zao)期(qi)機(ji)器(qi)人(ren)主(zhu)要(yao)表(biao)現(xian)為(wei)簡(jian)單(dan)的(de)操(cao)作(zuo)手(shou),其(qi)任(ren)務(wu)是(shi)抓(zhua)取(qu)部(bu)件(jian),進(jin)行(xing)位(wei)置(zhi)變(bian)換(huan)或(huo)工(gong)位(wei)轉(zhuan)移(yi),並(bing)完(wan)成(cheng)一(yi)些(xie)單(dan)一(yi)的(de)加(jia)工(gong)處(chu)理(li)任(ren)務(wu)。隨(sui)著(zhe)操(cao)作(zuo)手(shou)在(zai)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)數(shu)量(liang)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)多(duo)、任ren務wu日ri益yi多duo樣yang,操cao作zuo手shou之zhi間jian開kai始shi交jiao互hu和he聯lian結jie,形xing成cheng上shang下xia遊you鏈lian條tiao關guan係xi,並bing最zui終zhong實shi現xian了le工gong業ye生sheng產chan中zhong機ji器qi人ren和he機ji器qi人ren構gou成cheng的de流liu水shui線xian。在zai這zhe一yi階jie段duan,機ji器qi人ren代dai替ti人ren工gong作zuo,降jiang低di工gong人ren的de勞lao動dong強qiang度du及ji技ji能neng要yao求qiu,並bing能neng提ti高gao產chan品pin的de質zhi量liang及ji穩wen定ding性xing。
suizhekongjianjishudefazhan,kongjianjiqirenyingyunersheng。qizhuyaorenwushizaitaikonghuanjingxiaduihangtianqibiaomianjinxingjianceheweixiu。kongjianjiqirenbuzaigongzuoyujiegouhuadehuanjing、完成既定的任務,它隨時隨地需要對周圍工況進行感知和判斷。
在複雜工況下完成任務的需求對機器人技術的發展起到了革命性的推動作用,使機器人技術從執行單一任務的研究,發展為結合傳感器、控製器、執行器的集成技術。這一階段,機器人可以完成人不能完成的任務,拓展了人類工作範圍,突破人類在生理上的限製。
近20年來,微電子、通信、計算機、人工智能、控(kong)製(zhi)和(he)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)等(deng)學(xue)科(ke)的(de)突(tu)飛(fei)猛(meng)進(jin),為(wei)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)高(gao)度(du)智(zhi)能(neng)化(hua)奠(dian)定(ding)了(le)基(ji)礎(chu)。機(ji)器(qi)人(ren)不(bu)再(zai)是(shi)冷(leng)冰(bing)冰(bing)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)具(ju),它(ta)逐(zhu)漸(jian)成(cheng)為(wei)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)人(ren)類(lei)的(de)助(zhu)手(shou)和(he)伴(ban)侶(lv),在(zai)生(sheng)活(huo)、健康、yuledengduofangmianduirenleitigongfuwu,youcichanshenglejudadefuwujiqirenchanye。biru,zaijiatingyiliaojianhufangmian,putongjiatingwangwangzhiyouyigewenduji,bixudengdaobingzhengmingxiancainengfaxianjibing。yiliaojiqirenkegongzuoyujiatinghuanjing,duiyonghudeshenglizhuangkuangzuozidongceliangbingduishenglizhibiaojinxingzhinengpanduanhuotijiaoyihurenyuan,jishibaojing、提早診斷,達到“治未病”的效果。同時,醫療機器人還可幫助醫生實現複雜的手術,減小創口、擴展視野、提ti高gao靈ling敏min度du和he可ke控kong性xing。再zai如ru,在zai家jia庭ting服fu務wu方fang麵mian,機ji器qi人ren可ke像xiang一yi個ge管guan家jia一yi樣yang對dui家jia居ju生sheng活huo進jin行xing全quan方fang麵mian的de照zhao顧gu,輔fu助zhu老lao人ren和he小xiao孩hai料liao理li生sheng活huo,並bing在zai主zhu人ren離li開kai時shi,實shi現xian家jia庭ting監jian控kong。在zai這zhe一yi階jie段duan,機ji器qi人ren的de工gong作zuo對dui象xiang發fa生sheng了le根gen本ben性xing的de轉zhuan變bian,由you物wu及ji人ren,成cheng為wei人ren類lei的de朋peng友you和he夥huo伴ban。
盡管機器人種類千差萬別、任務多種多樣,但從機器人科學技術的本質上來說,主要包含三個基本要素,即感知、決策和動作。
感知功能:機(ji)器(qi)人(ren)信(xin)息(xi)的(de)輸(shu)入(ru),就(jiu)像(xiang)人(ren)的(de)五(wu)官(guan)負(fu)責(ze)采(cai)集(ji)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)的(de)數(shu)據(ju)一(yi)樣(yang)。感(gan)知(zhi)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)和(he)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu),前(qian)者(zhe)負(fu)責(ze)將(jiang)實(shi)際(ji)世(shi)界(jie)的(de)物(wu)理(li)特(te)性(xing)轉(zhuan)換(huan)為(wei)機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)理(li)解(jie)的(de)數(shu)字(zi)量(liang),而(er)後(hou)者(zhe)則(ze)負(fu)責(ze)將(jiang)數(shu)字(zi)量(liang)快(kuai)速(su)、無誤地傳遞到機器人的決策層。
決策功能:機ji器qi人ren智zhi能neng性xing的de表biao現xian,就jiu像xiang人ren的de大da腦nao對dui感gan知zhi到dao的de信xin息xi作zuo出chu判pan斷duan並bing為wei下xia一yi步bu動dong作zuo發fa出chu指zhi令ling。決jue策ce技ji術shu主zhu要yao是shi人ren工gong智zhi能neng技ji術shu及ji智zhi能neng控kong製zhi技ji術shu,它ta要yao求qiu機ji器qi人ren能neng夠gou實shi時shi地di、閉環地處理各類工況,而不僅僅是完全按照預定程序進行開環執行。
動作功能:決jue策ce器qi的de命ming令ling必bi須xu得de到dao執zhi行xing,而er執zhi行xing需xu要yao由you一yi係xi列lie動dong作zuo來lai得de以yi實shi現xian,就jiu像xiang人ren的de運yun動dong係xi統tong在zai大da腦nao的de命ming令ling下xia產chan生sheng實shi際ji動dong作zuo一yi樣yang。實shi現xian動dong作zuo功gong能neng的de主zhu要yao技ji術shu為wei執zhi行xing機ji構gou技ji術shu,包bao括kuo手shou臂bi、手爪、移動平台、驅動器,同時也涵蓋了執行機構的控製器,如電機控製器、壓力控製器等等。
智能機器人技術的特征
機器人科學與技術有著顯著的特征。
首先,機器人技術是智能技術。智能性是機器人的核心,這也是機器人之所以能夠稱之為“人”dezhuyaoyuanyin。zhinengxingbiaoxianweiduigongzuohuanjingdezidongshibieyupanduan,qigongzuozhilinggenjufankuixinxizidongshengchan,erbushijiyukaihuansheji。zhinengxingyeshijiqirenjishudenandian,jinguanmuqianrengongzhinengjishuyijinghuodelejiaodadetupo,danxiangduiyurendezhinengeryan,jiqirenhaishifenbenzhuo、聰明度很低,尚需改進。
其qi次ci,機ji器qi人ren技ji術shu是shi綜zong合he性xing技ji術shu。綜zong合he性xing是shi指zhi機ji器qi人ren技ji術shu是shi集ji成cheng技ji術shu,是shi典dian型xing的de交jiao叉cha學xue科ke。機ji器qi人ren技ji術shu的de發fa展zhan,必bi須xu建jian立li在zai單dan一yi技ji術shu發fa展zhan之zhi上shang,而er任ren何he一yi個ge單dan一yi技ji術shu的de突tu破po,都dou可ke為wei機ji器qi人ren技ji術shu帶dai來lai革ge命ming性xing的de轉zhuan變bian。例li如ruMEMS技術的發展,使機器人小型化成為現實,催生出諸如血管機器人等一係列的微型機器人。
第三,機器人技術要求實時性。不管是早期的工業機器人,還是現在的空間機器人、服fu務wu機ji器qi人ren,都dou要yao求qiu對dui現xian實shi情qing況kuang作zuo出chu快kuai速su的de反fan應ying。機ji器qi人ren的de工gong作zuo,歸gui根gen到dao底di就jiu是shi人ren的de工gong作zuo,甚shen至zhi是shi人ren類lei活huo動dong的de拓tuo展zhan和he延yan伸shen。人ren能neng夠gou快kuai速su地di對dui各ge種zhong不bu可ke預yu知zhi的de突tu發fa情qing況kuang作zuo出chu實shi時shi的de響xiang應ying,這zhe就jiu要yao求qiu機ji器qi人ren也ye必bi須xu有you此ci能neng力li才cai能neng保bao證zheng工gong作zuo任ren務wu的de完wan成cheng。
第di四si,機ji器qi人ren技ji術shu是shi交jiao互hu技ji術shu。機ji器qi人ren是shi人ren類lei的de朋peng友you和he夥huo伴ban,就jiu必bi須xu能neng夠gou理li解jie人ren的de意yi圖tu和he思si想xiang,就jiu必bi須xu實shi現xian與yu人ren和he社she會hui的de交jiao流liu。例li如ru語yu音yin識shi別bie技ji術shu和he語yu音yin合he成cheng技ji術shu,就jiu是shi幫bang助zhu機ji器qi人ren“聽”懂人類的語言,並將自己的回應轉化為語音“說”給人類聽。人機交互技術的本質就是讓機器人具有與人交流的能力,並且這一交流過程越自然越好。
diwu,jiqirenjishushipingtaijishu,nengdailaijidadepingtaixiaoying。jiqirenjishushifangrenjishu,rennengzuoshenme,jiqirenjiunengzuoshenme。yinci,jiqirenjishushijishangshiyigejishupingtai,dapeishenmeyangderenwu,jiunengbianchengtedingdejiqiren。liru,jiangjiqirenpeizhiweijiashiyuan,zekeshixianwurenjiashiche,jiangjiqirenshejiweifeixingyuan,jiweiwurenji。
智能機器人對高新技術產業的引領作用
機ji器qi人ren技ji術shu整zheng合he各ge領ling域yu的de研yan究jiu成cheng果guo,有you機ji集ji成cheng各ge領ling域yu的de技ji術shu優you勢shi,並bing且qie應ying用yong範fan圍wei廣guang泛fan,因yin此ci,對dui現xian代dai化hua的de新xin技ji術shu產chan業ye有you著zhe極ji其qi重zhong要yao的de引yin領ling作zuo用yong。
第一,對製造裝備業的引領作用。在製造、裝配、加工等行業中,機器人引領著更新換代和產業轉型。目前,我國工業競爭力主要來自於廉價的勞動力資源,形成了眾多粗放型、勞動密集型產業。然而,此發展模式的弊端日益凸顯。一方麵,隨著國民收入的增長,我國的勞動力成本逐年增加,相對於越南、馬來西亞、泰tai國guo等deng東dong南nan亞ya國guo家jia而er言yan,已yi無wu優you勢shi。另ling一yi方fang麵mian,此ci模mo式shi導dao致zhi我wo國guo長chang期qi處chu於yu產chan業ye價jia值zhi鏈lian末mo端duan,以yi加jia工gong業ye為wei主zhu體ti,附fu加jia價jia值zhi小xiao,抗kang風feng險xian能neng力li差cha。因yin此ci,產chan業ye轉zhuan型xing與yu升sheng級ji、變“中國製造”為“中國創造”迫(po)在(zai)眉(mei)睫(jie)。機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)在(zai)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)中(zhong)具(ju)體(ti)表(biao)現(xian)為(wei)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)流(liu)水(shui)線(xian)和(he)各(ge)類(lei)智(zhi)能(neng)設(she)備(bei)與(yu)裝(zhuang)置(zhi),將(jiang)提(ti)高(gao)製(zhi)造(zao)裝(zhuang)備(bei)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)水(shui)平(ping),大(da)大(da)提(ti)升(sheng)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)、產品質量、作業安全性,並增加產品的種類。隻有擁有高精度、高可靠性的工業機器人才能保證製造產業的高附加值、高創新性和高技術瓶頸,才能提升我國製造業的水平。同時,高質量的服務機器人需要高質量的機械元器件,包括微型電機、傳感器等。機器人的高速發展將要求這些機械零部件具有更優的性能。
第di二er,對dui家jia用yong電dian子zi行xing業ye的de引yin領ling作zuo用yong。在zai電dian子zi行xing業ye,機ji器qi人ren引yin領ling著zhe電dian子zi產chan品pin的de性xing能neng和he需xu求qiu。服fu務wu機ji器qi人ren最zui終zhong將jiang成cheng為wei一yi種zhong家jia用yong電dian子zi產chan品pin,正zheng如ru洗xi衣yi機ji、冰(bing)箱(xiang)一(yi)樣(yang)。同(tong)時(shi),與(yu)傳(chuan)統(tong)家(jia)電(dian)相(xiang)比(bi),服(fu)務(wu)機(ji)器(qi)人(ren)是(shi)種(zhong)類(lei)繁(fan)多(duo)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin),不(bu)僅(jin)有(you)老(lao)人(ren)或(huo)小(xiao)孩(hai)專(zhuan)用(yong)的(de),也(ye)有(you)工(gong)人(ren)專(zhuan)用(yong)的(de),不(bu)僅(jin)有(you)家(jia)庭(ting)專(zhuan)用(yong)的(de),也(ye)有(you)社(she)區(qu)專(zhuan)用(yong)的(de)。一(yi)個(ge)機(ji)器(qi)人(ren)是(shi)由(you)眾(zhong)多(duo)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)搭(da)建(jian)而(er)成(cheng),用(yong)戶(hu)對(dui)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)高(gao)要(yao)求(qiu),實(shi)際(ji)上(shang)就(jiu)轉(zhuan)化(hua)為(wei)對(dui)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)的(de)高(gao)要(yao)求(qiu);機ji器qi人ren市shi場chang的de擴kuo大da,實shi質zhi上shang也ye必bi將jiang帶dai動dong電dian子zi元yuan件jian市shi場chang的de擴kuo大da。同tong時shi,機ji器qi人ren的de智zhi能neng技ji術shu與yu電dian子zi產chan品pin相xiang結jie合he,將jiang形xing成cheng一yi大da批pi具ju有you智zhi慧hui的de電dian子zi產chan品pin,極ji大da提ti升sheng電dian子zi產chan品pin的de性xing能neng,增zeng加jia電dian子zi產chan品pin的de種zhong類lei。
第三,對醫療診斷業的引領作用。在醫療器械產業中,機器人引領著家庭監護的普及和醫療水平、生sheng活huo水shui平ping的de提ti高gao。其qi第di一yi表biao現xian就jiu是shi健jian康kang水shui平ping的de提ti高gao,人ren們men對dui健jian康kang的de重zhong視shi,必bi將jiang帶dai來lai家jia庭ting監jian護hu的de廣guang闊kuo市shi場chang。機ji器qi人ren技ji術shu集ji成cheng了le生sheng理li參can數shu采cai集ji,生sheng理li指zhi標biao判pan斷duan,遠yuan程cheng醫yi療liao等deng各ge種zhong功gong能neng,將jiang成cheng為wei未wei來lai家jia庭ting生sheng活huo的de必bi備bei產chan品pin。同tong時shi,將jiang機ji器qi人ren運yun用yong於yu手shou術shu過guo程cheng,可ke輔fu助zhu醫yi生sheng提ti高gao動dong作zuo的de穩wen定ding性xing、精確度、linghuoxing。lirudafenqishoushujiqiren,kejiangyishengzaibingrentiwaidedongzuojingquechuandidaojixiebi,zhuanhuaweishoushuqixiezaibingrentineidedongzuo,congerwanchengyiqianhennanwanchengdewaikeshoushu。jinguanqijiagegaodashuqianwanrenminbi,danmuqianxiaoliangyishangqiantai,youcikejian,yiliaojiqirendeshichangqianjingshifenguangkuo。yinci,jiqirenjishuduiyiliaozhenduanyedeyinlingzuoyongbiaoxianzaiyiliaoyiqidejiayonghua、便攜化、小型化和智能化,另一方麵也表現在提高醫療診斷水平上。
第(di)四(si),對(dui)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)業(ye)的(de)引(yin)領(ling)作(zuo)用(yong)。在(zai)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)行(xing)業(ye)中(zhong),機(ji)器(qi)人(ren)引(yin)領(ling)著(zhe)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)發(fa)和(he)革(ge)命(ming),為(wei)了(le)達(da)到(dao)甚(shen)至(zhi)超(chao)越(yue)人(ren)類(lei)五(wu)官(guan)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)分(fen)辨(bian)率(lv),機(ji)器(qi)人(ren)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)高(gao)質(zhi)量(liang)和(he)多(duo)樣(yang)性(xing)。目(mu)前(qian),味(wei)覺(jiao)和(he)嗅(xiu)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)研(yan)發(fa)最(zui)為(wei)滯(zhi)後(hou),此(ci)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)就(jiu)在(zai)於(yu)過(guo)去(qu)對(dui)此(ci)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)夠(gou),因(yin)此(ci)研(yan)發(fa)投(tou)入(ru)就(jiu)少(shao)。機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan),將(jiang)會(hui)對(dui)此(ci)帶(dai)來(lai)直(zhi)接(jie)需(xu)求(qiu)。比(bi)如(ru),目(mu)前(qian)已(yi)有(you)的(de)炒(chao)菜(cai)機(ji)器(qi)人(ren)僅(jin)能(neng)按(an)照(zhao)預(yu)定(ding)的(de)程(cheng)序(xu)實(shi)現(xian)烹(peng)飪(ren),如(ru)果(guo)能(neng)夠(gou)加(jia)入(ru)味(wei)覺(jiao)和(he)嗅(xiu)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi),則(ze)將(jiang)會(hui)引(yin)起(qi)一(yi)場(chang)飲(yin)食(shi)革(ge)命(ming)——機器人可根據人的口味設定,自行地增加或減少各種作料,最終調節到最佳口味。
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第di五wu,對dui航hang空kong航hang天tian的de引yin領ling作zuo用yong。在zai航hang空kong航hang天tian產chan業ye中zhong,機ji器qi人ren引yin領ling著zhe長chang距ju離li的de空kong間jian探tan索suo以yi及ji航hang天tian器qi的de低di成cheng本ben和he自zi維wei護hu。機ji器qi人ren已yi成cheng為wei空kong間jian探tan索suo不bu可ke缺que少shao的de工gong具ju,特te別bie是shi在zai耗hao時shi長chang、路程遠的深度空間探索中,如月球、huoxingtansuo,jiqirenyijibenqudailerendezuoyong。tongshi,zaijindiguidaokongjianzhong,yongkongjianjiqirenduiweixingjinxingweihu,huoshizhijiejiangjiqirenjishuyunyongdaoxiayidaiweixingshejizhongxingchengzhinengweixing,yichengweitigaoweixingshouming、降低使用成本和自我防衛能力的必經之路。智能機器人在航天方麵的引領作用不僅體現在對航天器的維護保養、提高性能上,而且開辟了新一代航天器的發展途徑。
智能機器人對相關學科的引領作用
duichanyedeyinlingzuoyong,jintixianlejiqirenzaishijiyingyongshangdexiaoguo。danzuoweiyizhongjichengjishu,renheyigejiqirenjishudetupodoubixujianlizaidanxiangjishudegemingshang。yinci,dalifazhanzhinengjiqirenjishu,bijiangdaidongxiangguanxuekedefazhan,duixuekedejichuyanjiutongyangqizhezhongyaodeyinlingzuoyong。
第di一yi,圖tu像xiang的de理li解jie。視shi覺jiao是shi人ren類lei獲huo取qu信xin息xi最zui重zhong要yao的de來lai源yuan。人ren看kan到dao一yi幅fu圖tu像xiang,馬ma上shang能neng夠gou理li解jie圖tu像xiang的de內nei容rong和he含han義yi。然ran而er,機ji器qi視shi覺jiao並bing非fei易yi事shi。現xian有you的de機ji器qi人ren主zhu要yao還hai是shi以yi壓ya力li傳chuan感gan器qi、位wei置zhi傳chuan感gan器qi等deng工gong業ye傳chuan感gan器qi為wei主zhu,盡jin管guan機ji器qi人ren開kai始shi有you搭da載zai攝she像xiang頭tou的de趨qu勢shi,但dan對dui視shi覺jiao的de理li解jie仍reng然ran較jiao低di,往wang往wang需xu要yao有you明ming顯xian的de特te征zheng點dian作zuo為wei輔fu助zhu,同tong時shi抗kang幹gan擾rao能neng力li弱ruo,對dui光guang照zhao條tiao件jian,部bu分fen遮zhe擋dang等deng常chang見jian問wen題ti不bu能neng找zhao到dao可ke靠kao的de方fang法fa。機ji器qi人ren技ji術shu對dui圖tu像xiang理li解jie的de要yao求qiu是shi迫po切qie的de,也ye是shi急ji需xu的de,它ta是shi保bao證zheng機ji器qi人ren能neng夠gou工gong作zuo於yu人ren類lei生sheng活huo環huan境jing的de重zhong要yao條tiao件jian。因yin此ci,對dui智zhi能neng機ji器qi人ren的de研yan究jiu勢shi必bi提ti高gao人ren類lei對dui圖tu像xiang的de深shen入ru理li解jie。人ren類lei對dui圖tu像xiang的de理li解jie十shi分fen基ji本ben也ye非fei常chang重zhong要yao,目mu前qian已yi經jing對dui許xu多duo領ling域yu(如醫學、氣象、航天等)產生了巨大的影響。
第二,人與機器的交互。機器人作為一種可以被稱之為“人”的機器,必須具備和人交互的能力。人和人之間的交流,主要以語言為主,這就涉及到語音識別、語音合成、自zi然ran語yu言yan理li解jie等deng眾zhong多duo領ling域yu的de研yan究jiu。同tong時shi,機ji器qi人ren可ke配pei搭da超chao過guo人ren類lei感gan知zhi能neng力li以yi外wai的de傳chuan感gan器qi,可ke使shi得de人ren機ji交jiao互hu水shui平ping甚shen至zhi高gao於yu人ren和he人ren之zhi間jian的de交jiao互hu水shui平ping。最zui典dian型xing的de例li子zi就jiu是shi腦nao機ji接jie口kou,通tong過guo采cai集ji人ren的de腦nao電dian波bo信xin號hao,利li用yong信xin號hao處chu理li、特征提取、模式分類等技術,即可將其意圖進行識別,並直接被機器人所理解。
第三,智能的描述。究竟什麼是智能,智能在人腦中的儲存方式和表達方式是什麼,如何描述智能等一些問題既是哲學問題、生理學問題、認知學問題,同時也是機器人學問題。人工智能的發展,已經對智能作出了初步的描述,如符號主義、聯結主義、xingweizhuyideng。danzhexieyanjiuyijijiyuzhexieyanjiudejutishixian,muqiandoubunengwanmeidibiaodazhinengcunzaidefangshi。zhinengtiqushizhiruhequxuexihehuoderenleiyiyoudezhihui,bingtongguojutidemiaoshufangshi,rangjiqirendeyizhangwo,binggenjuxindeshujuzifadituili、派生和演化出新的知識。對於智能提取的研究,已經誕生了神經網絡、統計學習、專家係統、模糊推理等多種智能提取和運算方法。為了讓機器人更加聰明,具有堪比人類甚至超越人類的智慧,必須加深智能本質的研究。
第四,規劃與控製。機器人要獨立自主地完成工作,就必須對自身的行為進行規劃和控製。規劃涉及到動作規劃、任務分配、工作調度、工程優化等,而控製涉及到姿態控製、運動控製、能量控製等。目前,規劃和控製理論主要應用於工業、航天、軍事等領域,具有環境定義明確、工(gong)作(zuo)任(ren)務(wu)結(jie)構(gou)化(hua)等(deng)特(te)點(dian)。如(ru)何(he)保(bao)證(zheng)機(ji)器(qi)人(ren)能(neng)順(shun)利(li)地(di)工(gong)作(zuo)於(yu)人(ren)類(lei)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)環(huan)境(jing),研(yan)究(jiu)非(fei)結(jie)構(gou)化(hua)工(gong)作(zuo)場(chang)景(jing)的(de)智(zhi)能(neng)規(gui)劃(hua)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao),在(zai)理(li)論(lun)、算法研究、實際應用等多層麵都極可能產生全新的成果。
第五,網絡的推廣。單一的機器人是分布式的工作節點。如果將機器人連接成為一個網絡,即可形成信息量大、功能強、任務複雜的大型網絡平台。計算機網絡的實質是信息的互聯,物聯網的實質是全球實際資源的定位,而機器人網絡除了具有信息、資源互聯網,更增加了工作任務互聯、行為動作互聯、jueceguanlihuliandenggenggaocengcidewangluohuanjing。jiqirenwangluogeirenleishenghuomiaohuilemeihaodeqianjing,tongshiqishunlishishiyebixuyiwangluojishuweiqianti。zhejiuyaoqiuwangluodeshishixing、安全性、穩定性都得到大幅度的提升,從而直接推廣了網絡的研發和應用。
迎接千家萬戶的機器人時代
muqian,xiangguanlingyudejishutupo,conggenbenshangweitishengjiqirenjishudexueshuyanjiutigonglebiyaodezhichi,weijiqirendeyingyongfanweituokuanledaolu。jiqirendeyingyongfanweiyihangaiguofang、航空航天、服務、教(jiao)育(yu)甚(shen)至(zhi)普(pu)通(tong)家(jia)庭(ting)生(sheng)活(huo),一(yi)場(chang)新(xin)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)高(gao)潮(chao)和(he)發(fa)展(zhan)契(qi)機(ji)業(ye)已(yi)到(dao)來(lai)。在(zai)這(zhe)個(ge)承(cheng)前(qian)啟(qi)後(hou)的(de)關(guan)鍵(jian)時(shi)刻(ke),讓(rang)我(wo)們(men)先(xian)閉(bi)起(qi)眼(yan)睛(jing),夢(meng)想(xiang)一(yi)下(xia),下(xia)一(yi)代(dai)機(ji)器(qi)人(ren)到(dao)底(di)會(hui)對(dui)我(wo)們(men)的(de)生(sheng)活(huo)帶(dai)來(lai)怎(zen)樣(yang)的(de)影(ying)響(xiang)。
當人們每天為交通堵塞而苦惱時,人們夢想有一種全自動汽車可以將主人從家裏送到辦公室,這是最安全、最節能、最省時的交通工具。全自動汽車,實際上就是一個具有負載能力的移動的機器人。其最終的目標是實現交通的自動駕駛、零事故、最優路徑選擇、智能交通管理。實現自動駕駛要求機器人進行駕駛員行為學習,這將引領機器學習理論的發展;零事故要求機器人進行環境識別和運用車車通信等技術手段,這將引領圖像識別、故障診斷、車載通信等技術;最優路徑選擇,要求能按照地圖實現最佳的導航策略,這其中涉及地理信息係統、路徑規劃、優化理論。
dangrenleizhujianburulaolinghuashehui,renmenmengxiangshifouyouyizhongjiqirenlaorenbanlv,tanengzaijiajuhuanjingzhongweilaorendeshenghuotigongzhaogu,bingduilaorendeshenglizhuangkuangjinxingjiance,fashengyichangshi,jishibaojing。weijianceshenglizhuangkuang,jiubixuyanfawuchuangdeshengwuchuanganqi,weizhaogushenghuo,jiubixushibielaorendeyitu;為監測異常,就必須具有行為識別能力;為及時報警,就需要實時網絡通信。
上(shang)述(shu)兩(liang)例(li)充(chong)分(fen)說(shuo)明(ming)了(le)千(qian)家(jia)萬(wan)戶(hu)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)時(shi)代(dai)將(jiang)是(shi)人(ren)類(lei)在(zai)可(ke)見(jian)的(de)未(wei)來(lai)能(neng)實(shi)現(xian)的(de)夢(meng)想(xiang)。加(jia)大(da)對(dui)智(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人(ren)科(ke)學(xue)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu),加(jia)強(qiang)對(dui)機(ji)器(qi)人(ren)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)的(de)攻(gong)關(guan),培(pei)育(yu)機(ji)器(qi)人(ren)產(chan)業(ye)的(de)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing),不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)帶(dai)動(dong)智(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)本(ben)身(shen)的(de)發(fa)展(zhan),同(tong)時(shi)也(ye)必(bi)將(jiang)引(yin)領(ling)其(qi)他(ta)相(xiang)關(guan)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)壯(zhuang)大(da)。
讓我們舉起雙手,迎接千家萬戶的機器人時代來臨吧!
(作者係中國工程院院士、香港中文大學教授、中科院深圳先進技術研究院副院長)