浅谈机器人(上)

1.起源

初入机器人行业,对一切新鲜事物都是充满了好奇。多数人对于机器人的初识,基本都是从科幻小说,动画,电影来的,我也不例外。机器人的意识形态,外形,能力和感知在我的认知里是高大上的。虽然机器人代表着未来科技,然而早在1920年,捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中,根据Robota和Robotnik,创造出“机器人”这个词。(摘自https://duanku.pai-hang-bang.cn/kuzi_4396767.htm)并在20世纪50年代就有了初步的形态,也就是说机器人已有大半个世纪的历史了。世界上第一台工业机器人名叫Unimate。该机器人在美国新泽西州尤因镇的内陆费舍尔向导工厂(Inland Fisher Guide Plant)的通用汽车装配线上工作。(摘自维基百科)这台机器人利用了早期的存储技术--磁鼓存储器将运行作业的路径记录在机器人“大脑”里,并帮助工人完成装配运输和焊接工作,大大提高了工作效率及工作安全性问题。这台机器人于2003年进入了机器人名人堂。

2.形态演变

对于机器人的形态早在工业时代大多为带着机械臂在生产线上的从事着重复性的装配、抓取、运输的工作。在科幻电影、动画中机器人的形态则呈多样化形态,衍生形式类似人类进化,从无移动能力到具备移动能力,甚至具备了飞行能力;从无关节的形态到多关节形态;从工业机器人形态像进化为仿人类机器人形态;未来的机器人或许不会只是实体形态而会变为一种“机器人+”的经济形态。

图片摘自https://zhuanlan.zhihu.com/p/20314046

然而,无论机器人的形态如何演变,多元化的形态机器人所被给与的性格和功能也是不同的。不同形态的机器人无法相互取代,也逐渐从工业化向服务、家庭、医疗、教育领域渗透。在市面上我们更常见的机器人形态有:

- 具备移动能力:机器狗、陪伴型机器人、视频机器人、导览机器人、家庭服务机器人、巡检机器人、送餐机器人等。

- 不具备移动能力:聊天机器人、迎宾机器人、等。

本文没有谈到意识形态,在于机器人的意识形态并不是我原来想的如此之简单的。机器人具有情感,或者说人类可以赋予机器人不同的复杂情感和情感价值。虽然表现基于代码,但若是要机器人赋予更丰富的体验,那机器人的意识形态在设计和规划时将是一项大工程。机器人绝不仅仅只是没有感情的干活机器。也有人认为机器人存在自我的意识形态将会是件很恐怖的事情,这或许会引发伦理、隐私、机器人与人类意识冲突等社会问题。机器人之所以被赋予情感化体验是各个研究所对于机器人技能的“炫技”。机器人是否需要具备意识形态也是需要深思的问题。

3.相关电影

对于机器人未来的形态和功能体系,更多灵感来自于科幻电影。机器人意识形态也是各有不同,职能多元,有的机器人生而为了陪伴服务人类;有的生而拯救保护人类;有的却生而毁灭人类。美国科幻小说家阿西莫夫总结出了著名的“机器人三定律”或称“机器人三原则”。

第一:机器人不可伤害人,或眼看着人将遇害而袖手不管。

第二:机器人必修服从人给它的命令,当该命令与第一条抵触时,不予服从。

第三:机器人必须在不违反第一。第二项原则的情况下保护自己。

这三条定律虽说只是小说对于机器人的行为和认知的定义,实际上也是对于我在工作中对于定义机器人人机交互的参考准则。

-《机器人总动员》

说到有关于机器人的电影,不难想到由迪士尼出品的《机器人总动员》。机器人瓦力被赋予的行为能力有情感交互、搬运能力、自我学习能力、视觉识别能力、移动能力、导航定位能力,并具备简单的语音能力。区别于很多机器人大片中超现实机器人的能力,机器人瓦力的功能较为简单,但仍然领先于当前市面上的机器人,无论是行为反馈,情感反馈,机械臂反馈无疑是符合用户心理认知的理想化状态的机器人行为反馈了。

区别于瓦力,电影中另一个主角就是伊娃,她的移动能力更灵活,并具有飞行能力,之所以伊娃的能力更具先进不仅仅在能力上,从外观上来看,她就利用了更加先进的结构技术,身体与头部,以及手臂衔接通过动态磁浮链接,充电方式与老式的机器人不同,并不需要太阳能板来收集能量,更多是随时获取新能源进行充电。不一样的机械结构对于机器人的交互定义也不同,在看到伊娃的时候,我专门向结构组的专家请教,他告诉我当机械结构实现成伊娃这样,还需要考虑机器人的“脑袋”与“身体”所建立的通讯问题,这样就会有新的交互问题需要思考。总的来说,仔细再看这部电影的时候,对于机器人从多种维度又有了更深刻的认知和思考。不同形态的机器人对于人机交互以及机器人本身的技术交互差异性很大,这部电影仔细看也是对我做机器人有着很好的参考价值。

-《机械姬》

机械姬则是讲述典型的仿人类机器人的代表作品,机器人拥有强大的自我学习能力,并通过数据学习具备了自己的意识形态和认知。当机器人富裕强大的情感认知和反馈时,会让用户获得情感式陪伴,当情感认知达到了一定阶段也很可怕。当机器人获取情感和认知情感,拥有了嫉妒,愤怒的感情,所反馈对应的行为就让人类难以控制,当然现阶段的技术还离机器人自我学习情感这一步距离很遥远。

机械姬里的机器人更多是具备强大的视觉识别,数据学习,移动能力,情感认知能力,以及语言交互能力,通过这些能力提高用户与机器人的人机交互体验。对于当前的陪伴型机器人有着很不错的参考价值。

-《星际穿越》

星际穿越这部电影虽然不是专门讲述机器人的故事,但是其中出现的机器人TARS也是另一种机器人的形态,抽象的外形,却能够通过语音反馈诠释他冰冷外形下温暖的内心。虽然在电影中TARS的戏份并不多,但是足够展现机器人的智能,以及对于人类的情感认知。他表现的就是忠于机器人三大原则的第一条。同大部分机器人一样,拥有强大的Ai大脑,具备灵活的移动能力,不同的点是将移动和机械臂相结合,通过极简的硬件结构完成复杂的移动及搬运任务。TARS对我来说也是比较典型的一款机器人,区别于很多机器人,无论是在形态上还是性格表达,及行为能力都是很好的参考。

-《钢铁侠》

为什么我会把《钢铁侠》也引入?在写这一块的时候我也问了周围的同事朋友,钢铁侠算不算机器人,有的说是带有智能Ai系统的盔甲,也有人认为就是机器人。我又专门查了对于机器人的定义:机器人(Robot)是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机器人具有感知、决策、执行等基本特征,可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作,提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。(摘自:https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4%BA%BA/888)钢铁侠里的钢铁侠盔甲,我认为是另一种形态的机器人,可控制式或者是可穿戴式机器人设备,这仅仅是我自个人理解。在研究机器人时能够给予自己更多维度对于机器人的思考。

此外还有很多经典的和机器人有关的电影,像《AI》、《变形金刚》、《银翼杀手》、《Her》、《环太平洋》、《机械战警》、《我,机器人》、《剪刀手爱德华》,等。

机器人距离现在已经有了大半个世纪的探索,然而实际上在当今社会环境下,机器人的能力比起科幻片中,差距还非常之大,也可见机器人还有很多路值得探索。创新科技集成在新型智能终端载体中会创造出更利于世界价值的文化和文明。机器人越来越融入社会形态成为人类生活的一部分,对于机器人的职能分工,形态,功能等会在后面的文章中继续探索。

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