图灵工业机器人说明书_图说人工智能：机器人极简史

自从20世纪50年代人工智能研究领域诞生以来：20世纪60年代，机器人在工业环境中的应用迅速发展，开始出现完全由计算机控制的机器人；20世纪70年代，工业创新出现具有视觉、触觉和肢体控制系统的机器人，以及太空机器人；20世纪80年代，机器人特别是机器人玩具，进入了主流消费市场；20世纪90年代，出现外科手术机器人、火星漫游机器人和多种机器人宠物；21世纪00年代，出现人形机器人，以及四腿军用负重机器大狗；21世纪10年代，有许多具有里程碑意义的创新，出现了能自己开门的自主机器人狗，能在障碍物上奔跑和跳跃的复杂拟人机器人，能流利聊天的机器人。在我们的周围，具有更好的算法和更强大的处理器的机器人越来越多。

【20世纪50年代】

机器人史上一个重要里程碑式的时刻，发生在20世纪50年代。1950年，艾伦·图灵在他的著名文章《计算机器和智能》的开头，提议考虑 “机器能思考吗？”的问题。文中，艾伦·图灵提出了对机器智能的测试方法——衡量一台机器的智能在多大程度上与人类的智能相同或不可区分——后来被称为“图灵测试”。图灵的工作以及1956年7~8月间约翰·麦卡锡组织的达特茅斯研讨会，为人工智能研究领域创造了一个必要的框架。

1954年，诞生了第一个工业机器人Unimate的专利(由George Devol提出)。Unimate的特点是一个机械臂，能够运输压铸件并将其焊接到位。这种革命性的装置将改变制造业的面貌。

【20世纪60年代】

1961年，世界上第一个工业机器人Unimate开始加入通用汽车公司在新泽西州的工厂流水线，在装配线上与热压铸机合作。Unimate从机器上取下压铸件，焊接到汽车的车身。按照存储在磁鼓上的循序渐进的命令，4000榜磁臂具有足够的通用性，可以执行各种任务。工业机器人的出现，彻底改变了制造业。

1965年，约翰霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人(约翰霍普金斯野兽)。Beast没有使用计算机，其控制电路由几十个控制模拟电压的晶体管组成，能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。Beast是一个移动机器人，有初步的智能和独立生存的能力。当它在实验室的白色大厅里漫步时，它会寻找插座。当它找到一个，它会插入和充电。

1966年，Shakey(沙基)机器人是第一个真正可移动和感知的机器人。Shakey有轮子，以笨拙、缓慢、摇摇晃晃著称。Shakey配备了摄像头和碰撞传感器，可以在复杂的环境中导航。Shakey被认为是机器人革命的开始，该项目结合了机器人学、计算机视觉和自然语言处理的研究。正因为如此，这是第一个将逻辑推理和物理行为相结合的项目。Shaky是在斯坦福研究所人工智能中心(现在称为SRI国际)开发的。

1969年，维克多·舍曼发明了斯坦福臂，这是一种机器人臂，被认为是第一批完全由计算机控制的机器人之一。这是一个巨大的突破。它是六轴关节机器人。虽然主要用于教育目的，但“计算机控制”标志着工业机器的重大突破。

【20世纪70年代】

1970年，日本早稻田大学建造了第一个拟人机器人Wabot-1。它由肢体控制系统、视觉系统和会话系统组成，可以自行导航和自由移动，它甚至可以测量物体之间的距离。它的手具有触觉传感器，这意味着它能抓住和运输物体。它的智力与18个月大的人类相当，标志着人形机器人技术的重大突破。1980年建成的Wabot-2，人形音乐家机器人，能够与人交流，读乐谱，在电子琴上演奏曲调。

1973年，德国库卡公司发布了Famulus，这是第一个具有六个机电驱动轴的工业机器人。

1974年，李察•霍恩(Richard Hohn)开发了第一台由微型计算机驱动的工业计算机——明日工具(即T3)。

1976年，机器人Viking 1 和 Viking 2登陆火星。这两个机器人都是由放射性同位素热电发电机提供动力的，该发电机利用衰变钚释放的热量发电。它们是我们今天所知道的火星漫游者的先驱。

1976年，东京理工学院Shigeo-Hirose软钳机器人，可以顺应要抓握的物体的形状，比如一个装满鲜花的酒杯，其设计源于对自然界柔性结构的研究，如象鼻和蛇脊髓。

【20世纪80年代】

20世纪80年代：机器人正式进入了主流消费市场，尽管大部分都是简单的玩具。其中最受欢迎的机器人玩具是OmniBot2000，由远程控制，配备了一个托盘，用于提供饮料和零食。另一个备受追捧的机器人玩具是任天堂的R.O.B，或机器人操作伙伴。R.O.B.是任天堂娱乐系统的机器人播放器。它可以响应六个不同的命令，这些命令通过CRT屏幕上进行通信。

1989年，由麻省理工学院的研究人员制造的六足机器人Genghis(成吉思汗)，被认为是现代历史上最重要的机器人之一。由于其体积小，材料便宜，Genghis被认为缩短了生产时间和未来空间机器人设计的成本。它有12个伺服电机和22个传感器，可以穿越多岩石的地形。

【20世纪90年代】

20世纪90年代初，机器人带着Cyberknife系统(射波刀，又称“立体定位射波手术平台”、“ 网络刀”或“ 电脑刀”)进入手术室，该系统可以通过外科手术治疗肿瘤。Cyberknife由斯坦福大学神经学教授约翰·R·阿德勒(JohnR.Adler)开发，是一种非侵入性手术工具，可以通过窄聚焦的辐射束跟踪和定位肿瘤。

1996年，Sojourner成为第一个被送到火星的漫游者。这台小巧轻便的机器人被送到火星上，并于1997年7月成功着陆。在火星上，Sojourner探索了2691平方英尺(250平方米)的土地，拍摄了550张照片。由于Sojourner收集到的信息，科学家们能够确定火星曾经是温暖湿润的气候。这次任务是美国国家航空航天局(NASA)又开始了火星任务的标志。

1997年5月11日，IBM开发的“深蓝”计算机经过六场比赛，成为世界上首个击败世界国际象棋冠军卡斯帕罗夫的机器。

1998年，戴夫·汉普顿和卡莱布·钟发明了第一个家用或宠物机器人Furby。Furby是类似于仓鼠或猫头鹰一样的动物，在一段时间成为热销的玩具，并持续销售到2000年。

1999年，AIBO(爱宝)，是索尼创造的几个机器人宠物之一。AIBO可以通过摄像头看到周围环境，并且可以识别用英语或西班牙语发出的命令。AIBO也有“学习并成熟”的能力，通过使用记忆棒，机器人狗可以学习和发展。AIBO于2006年停产。

【21世纪00年代】

2000年，麻省理工学院的辛西娅·布雷泽尔发明了一种能够识别和模拟情绪的机器人Kismet。

2000年，本田的ASIMO机器人是一个人工智能的仿人机器人，它大约4英尺3英寸高。ASIMO 能够像人一样快速行走。这个机器人可以在餐厅为顾客送托盘，与人手牵着手一起行走，识别物体，解释手势，辨别声音。

2005年，Android是一个人形机器人，与人类有着相似的地方，其设计看起来像日本女性，它的气动执行器允许它们有多达“47个关节点”或者身体的部件，使动作看起来自然。

2005年，波士顿动力狗，或称“BigDog(大狗)”，是波士顿动力公司与福斯特米勒(Foster Miller)、喷气推进实验室和哈佛大学合作创建的一款四足机器。它被设计成一种军用负重机器人野兽，其身体上有50个传感器。BigDog不使用轮子，而是使用四条腿进行运动，从而使它可以在难以通行的复杂地形移动穿越。BigDog被称为“世界上最雄心勃勃的腿式机器人”，它可以携带150公斤负重，以时速6.4公里/小时的速度，与士兵一起、在35度的斜坡上穿越崎岖的地形。

【21世纪10年代】

2011年，IBM “沃森”(Watson)计算机系统，能够回答以自然语言提出的问题，2月16日在美国最受欢迎的智力竞猜电视节目《危险边缘》中，击败该节目历史上两位最成功的选手肯-詹宁斯和布拉德-鲁特，夺得100万美元大奖，成为《危险边缘》节目新的王者。“沃森”电脑存储了海量的数据，而且拥有一套逻辑推理程序，可以推理出它认为最正确的答案。

2014年6月7日是图灵逝世60周年纪念日。这一天在英国皇家学会举行的“2014图灵测试”大会上，模拟13岁乌克兰男孩的聊天程序“尤金·古斯特曼”(Eugene Goostman)首次“通过”了图灵测试。英国皇家学会的测试规则是，在一系列时长为5分钟的键盘对话中，某台计算机被误认为是人类的比例超过30%，那么这台计算机就被认为通过了图灵测试(其中，30%是图灵对2000年时的机器思考能力的一个预测)。尤金的成绩是在总计150场对话中，骗过了30个评委里的10个，即尤金被误认为是人类的比例达到了33%。

2015年，在加州大学伯克利分校的一个实验室里，人形机器人Brett教会自己做儿童拼图游戏，如把钉子塞进不同形状的洞里。Brett机器人利用基于神经网络深度学习算法，以试错方式主动学习。例如，对于组装玩具，机器人会不停尝试，直至它清楚组装的原理。理论上，这机器人不需要再依赖人工更新，而是给足够时间让它学习就可以了。

2016年，波士顿动力公司发布SpotMini机器人。它是一种小型的四条腿机器人，它重25公斤(如果有一个机械臂，它重30公斤)。这款全电动机器人相当灵活，即使踩到香蕉皮摔倒了，或在人类踢或拉它时，能够自己迅速爬起来。该型号的机器人就像是宠物一样，能够实现多种功能，除了能像普通动物一样活动之外，SpotMini有着长长的机械臂，可以为主人端茶倒水。

2016年3月9日至15日，在韩国首尔进行的计算机与人类之间的围棋比赛，谷歌DeepMind的AlphaGo以总比分4比1，战胜围棋九段棋手李世石。

2017年4月， Google旗下的自动驾驶公司Waymo让美国亚利桑那州凤凰城的居民普通乘客试乘其自动驾驶汽车。此刻，世界上有数百辆自主车在公路上行驶, 它们都是实验性的。自动驾驶技术解放双手，也会更加安全和更加节油。计算机不会喝醉酒，不会打瞌睡。自动驾驶算法通过计算何时加速、刹车、转向，预测巡航控制可以自行判断下一阶段的道路状况，决定最经济的行驶方式。

2017年，日本东京大学展示了一款名叫Kengoro的机器人，画面相当带感。Kengoro使用116个拉动电缆的执行器移动，做俯卧撑、仰卧起坐，甚至是背部伸展运动。运动多了Kengoro也会产生热量，为了散热，研究人员为其配备了一个水冷系统，除了能帮助Kengoro散热外，还能实现类似人类的“流汗”生理反应。

2017年，美国新创公司 Mayfield Robotics 推出外观设计简洁、模样呆萌可爱的智能家用机器人“Kuri”，在居家生活中扮演智能助手与好伙伴的角色。Kuri 为语音控制智能机器人助手，内建四组麦克风设备与声音侦测技术，能精确辨识声音来源并回应指令。Kuri 能自由转动头部查看四周，圆圆的双眼甚至会眨、会眯成弯月形状，就像是在微笑一样。Kuri能以 Wi－Fi 无线网络或蓝牙链接操控家中电器设备，并透过内建双音响播放音乐、发出音效与人们互动。

2017年，阿里巴巴的阿里小蜜(AliMe)是采用阿里巴巴的语音AI技术，实现基于自然语言处理(NLP)的会话机器，基于问答(QA)提供协助服务、客户服务和聊天服务。它通过电话协调包裹交付，并通过聊天就商品价格讨价还价。目前，它每天为数百万客户提供问题服务，能够解决85%的客户问题。

2017年10月，由汉森机器人公司(Hanson Robotics)制造的机器人索菲亚(Sophia)获得沙特阿拉伯公民身份，成为第一个获得国家公民身份的机器人。次月，联合国开发署将“创新大赛冠军”颁发给索菲亚。索菲亚的人工智能是基于云的，可以进行深入的学习，她可以识别和复制各种各样的人类面部表情。

2017年12月，Alphabet 旗下人工智能部门 DeepMind 发布 AlphaZero，它可以自学国际象棋、日本将棋和中国围棋，并且项项都能击败世界冠军。AlphaZero是一种机器学习算法。AlphaZero通过与自己对弈并根据经验更新神经网络，从而发现了国际象棋的原理，并迅速成为史上最好的棋手。

2018年1月22日，位于西雅图的首个无人零售店Amazon Go向公众开放(2018年9月，Amazon Go无人商店纽约新店开张)。无人超市的购物流程非常简单。无需结账，无需排队。一旦顾客进门后，人工智能系统就开始跟踪顾客和顾客拿起的一切，并将顾客所购买的一切商品记录在其账户上。计算机视觉系统主要由安装在天花板上的摄像头组成，拍摄的图像随后被传入至系统中，系统识别是哪位顾客拿起了什么商品，并加入到其App的购物车中。

2018年，工程师和机器人在特斯拉工厂楼层。特斯拉汽车制造工厂号称拥有全球最智能的全自动化生产车间，共有冲压生产线、车身中心、烤漆中心和组装中心四大制造环节。在车间内根本看不到人的身影，从原材料加工到成品组装，整个生产流程都由机器人完成。机器人由计算机系统控制，按照设定好的程序运作。机器人与机器人之间流水化运营、无缝对接。

2018年，OpenAI研究人员使用强化模型的系统，通过反复试验来让机器人Dactyl能够用精精确抓住和操纵物体，教自己用手指翻转玩魔方。Dactyl具有“灵巧” 手，这是一只五指共有24个自由度的机器人手，安装在铝制框架上以操纵物体。同时，两组摄像机 - 运动捕捉摄像机和RGB摄像机 - 作为系统的眼睛，可以跟踪物体的旋转和方向。

2019年，麻省理工学院新推出的cheetah(猎豹)机器人，弹性十足，脚部轻盈，可与体操运动员媲美。四条腿的有力，还可以在不平坦的地形上小跑，速度大约是普通人步行速度的两倍。它的体重只有20磅——比感恩节火鸡轻——它的四肢是不会被推倒的：当它被踢到地上时，它的手肘能像功夫一样快速摆动，很快恢复正常。也许最令人印象深刻的是它能够从站姿进行360度的后空翻。

【附记】

l 美国的《连线(WIRED)》杂志的一篇文章指出：就“机器人”的定义问10个机器人专家，你会得到10个答案。但大多数会同意一些通用的指导原则：机器人是一个智能的，物理上体现的机器。机器人可以自主完成任务。机器人可以感知和操纵它的环境(参考资料[1])。图灵的《计算机器和智能》发表以来，图灵测试受到了哲学家、计算机科学家、心理学家和其他人的相当大的关注，有的对测试提出了许多不同的反对意见。在某种意义上，前面列举的项目，例如，对尤金·古斯特曼(“第一个通过图灵测试的聊天程序”)和索菲亚(“第一个获得国家公民身份的机器人”，也都存在有某些争议。

l 在1970年的《生活》杂志上，一篇关于“第一个电子人”的文章中，马文·明斯基很“确定”地说：“在3到8年的时间里，我们将拥有一台具有普通人一般智能的机器。”1993年，弗诺·文奇(Vernor Vinge，圣地亚哥州立大学数学教授，计算机科学家和科幻作家)出版了《即将到来的技术奇点》，预言“在30年内，我们将拥有创造超人智能的技术手段。不久之后，人类时代将结束。”2014年10月，特斯拉CEO伊隆·马斯克(Elon Musk)表示，他对计算机未来的发展，尤其是人工智能技术遭到的恶意应用感到担忧。马斯克表示：“借助人工智能，我们将召唤出恶魔。”2017年4月英国的著名科学家史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking)教授担心人工智能可能是我们最后的发明，人类的终结者。

l 机器人专家马克·W·蒂尔登认为：机器人现在能做的四件事，在不远的将来会改变我们的生活：第一个是娱乐，第二个是危险场所的工作(即将到来)，第三个是老年护理，第四是远程购物、旅游和援助(参考资料[3])。商业顾问和企业家罗伯特·科德雷则认为，机器将会接管电话营销、自动化运输服务、下水道管理、税务筹划者、照片处理、数据录入工作、图书馆员和图书馆技术员等工作(参考资料[4])。《自然》杂志最近发表的埃里克·托波尔的综述文章《高性能医学：人与人工智能的融合)》指出：人工智能的使用，在医学上开始在三个层面产生影响：对临床医生，主要通过快速、准确的图像解释；对卫生系统，通过改进工作流程和减少医疗错误的可能性；对患者，通过使他们能够处理自己的数据来促进健康。文章讨论了当前的局限性，包括偏见、隐私和安全性，以及缺乏透明度，以及这些应用程序的未来方向(参考资料[5])。

【参考资料】

[1] Matt Simon. The WIRED Guide to Robots. https://www.wired.com/story/wired-guide-to-robots/

[2] Gil Press. A Very Short History Of Artificial Intelligence (AI)。https://www.media.mit.edu/articles/a-very-short-history-of-artificial-intelligence-ai/

[3] Mark W. Tilden. Robotics can - and will - change our lives in the near future. https://www.theguardian.com/zurichfuturology/story/0,,1920335,00.html

[4] Robert Cordray. WILL ROBOTS TAKE FROM HUMANS IN THE FUTURE?. https://www.wired.com/insights/2014/07/jobs-will-robots-take-humans-future/

[5] Eric J.Topol. High-performance medicine: the convergence of human and artificial intelligence. Nature Medicine》volume 25, pages44–56 (2019)

[6] Saoirse Kerrigan. The History of Robots: From the 400 BC Archytas to the Boston Dynamics' Robot Dog. https://interestingengineering.com/the-history-of-robots-from-the-400-bc-archytas-to-the-boston-dynamics-robot-dog

本文来自王宏琳科学网博客。

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