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電影里面的機器人離我們到底有多遠

電影里面的機器人離我們到底有多遠？科幻電影是未來的現實

1968 年，庫布里克的《2001 漫游太空》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斗；也能在《機器管家》中看到機器人的自我認知，想要移情于人。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》

那么，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，我們究竟在談論什么？

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，根據預定程序或人工智能技術執行行動的智能機器人。

▎智能機器人發展程度怎么樣了？

2018 年，芯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，在軟件算法方面，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能機器人，似乎還顯得蠢蠢的？

我們需要從智能機器人的發展談起：

90 年代，Honda 發布了一系列人形機器人，這些機器人還稱不上「智能」，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，人工智能（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復雜工作；

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

至此，智能機器人的研發，完成了硬件和軟件兩方面的積淀。盡管在理論上，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，但在未來并不是不可能的事。

▎智能機器人的研發難點

科技的發展，最終還是服務于人。有別于巨大的工業機器人，個人智能機器人顯然更能走進人類生活，像智能手機一樣與人類交互、服務于人類。

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 —— 硬件和軟件。

一、硬件

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，人體結構并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，本文限于篇幅，不冗述。

HONDA - ASIMO

2. 控制和驅動系統

如果智能機器人不具備自主運動的能力，那和電腦有什么區別？然而一個完備的控制系統 + 驅動系統的復雜程度，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、左手向后進行擺臂動作。右腳跟離地并向上，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、加速度等各類傳感器，還需要高精度伺服舵機等硬件來完成最終動作。

二、軟件算法

這是大眾最能直接感受到機器人的「智能」的地方了，但也是為什么大眾會覺得智能機器人的發展不盡如人意的地方 —— 對于科學計算，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用戶的設備上。

所以，與其問機器人什么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，并展現出更復雜、更強大的順序決策能力。

此外，這些研究還需要基于大數據的基礎上，才能完成學習策略的實現。

其實，機器人與現實世界交互的難點在于 —— 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「智能機器人」。

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，使用戶能夠通過機器人獲得便利的服務。比方說通過查詢天氣和日程，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。

「智能 + 內容生態」才能讓機器人融入我們的生活中。

電影《機器管家》

▎個人智能機器人將會走向何方？

對于機器人這項大類，我們還是需要分清不同機器人的區別。

其實很多人并不太了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，所有科幻作品中對于現實的啟示，都需要通過技術來一步一步實現。

由于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類型的機器人發展勢頭良好。但是大眾更熟悉的還是個人智能機器人。

盡管我們暫時不能賦予機器人以「人類智慧」的能力。但是得益于工業機器人的廣泛運用，各方面控制驅動技術、甚至包括圖像視覺等技術的成熟，個人智能機器人從「站不穩」到能夠「后空翻」，從只會算數，到能進行語義識別、理解人類語言并且與人類進行簡單的交互，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，個人智能機器人將會是人類在智能手機、智能穿戴設備后下一階段的智能產品 —— 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。

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