100年的机器人米乐体育官网app入口技术——进步比你想象的要快

时间:2022-09-22 15:11 作者: 米乐体育官网app入 浏览量:

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图片:苍鹭机器人

从 Heron 的古董音乐机器到智能机器狗 Spot,再到学会自行行走的 AI:机器人技术自工业化以来已经走过了漫长的道路。本应让我们的日常工作更轻松的技术正在变得更加先进。

米乐体育官网app入口自从未来技术的愿景不可逆转地进入人类的自我形象以来,已经过去了一百年。这一切都始于一种文学新词,它表达了一项新技术成就的本质:机器人技术。

但它不应该停留在纯粹的科幻幻想中。随着现代科技进步的到来,使用机器来模仿人类行为和日常生活中的行为的可能性越来越明显。机器人技术史。

内容

米乐体育官网app入口(1)人工人类的古代概念

(2)具有持久效果的文本创建

(3)人类、机器——或两者兼而有之?

(4)第一次世界大战:机器人的起源

(5)机器人是人类的友好帮手

(6)二战后机器人的进步

(7)第一次摇摇晃晃的步行尝试

(8)作为休闲玩具的机器人

(9)当服务机器人卡住时……

(10)波士顿动力:机器人病毒

(11)对环境敏感

(12)通过强化学习新技能

(13)机器人开发:下一步

(14)结论:机器人技术 100 年 - 进步比你想象的要快

人造人的古代概念

今天的机器人技术(也称:机器人技术)涉及用机电机器取代人类与环境的互动。它们的功能基于收集信息的传感器、处理信息的处理器和执行器:它们将信号转换为机械过程。

根据德国斯图加特的技术哲学家 Catrin Misselhorn 的说法,机器人可以自主行动,或者至少看起来是自主的 - 与计算机相比,机器人可以影响其环境并对其产生影响。

但是自主的、通常类似人类的设备的想法是古老的:人形机器人生物出现在公元前 4 世纪的希腊神话中,并且在公元前 250 年的旧道教文献中也有提及。公元 1 世纪,亚历山大的数学家赫伦写了《自动机》,描述了在古代引起轰动的自动机。

世界各地还有很多其他的例子:大约 1200 年,阿拉伯学者 Al-Jazari 发明了一种可以倒酒的机械服务员、自动洗手机等等。达芬奇在 16 世纪描绘了一位机械骑士,机械 karakuri 木偶在 18 世纪和 19 世纪为日本提供了家庭娱乐,西班牙工程师和数学家 Leonardo Torres Quevedo 大约在 1910 年发明了第一台国际象棋自动机。

具有持久效果的文本创建

“机器人”一词最初来自捷克剧作家卡雷尔·卡佩克 1920 年的一部戏剧,他想用它来描述人造人类的现象。

在第一次世界大战后工业化程度提高和大规模生产需求的背景下,他设想在不久的将来创造出合成人形机器人,它将接管工厂和战场中的人类任务以提高生产力。他们最初是作为奴隶建造的,有朝一日会彻底改变并推翻人类。


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说明:来自 Čapek 的戏剧 RUR – 罗森 (Rossum) 的通用机器人中的一个场景,该剧于 1921 年首演,展示了三个机器人。

1921 年 1 月,Čapek 的科幻剧《RUR - 罗森的通用机器人》在布拉格首映。它在全球首映后大受欢迎,并在两年内被翻译成三十种语言。

Karel Čapek 通过他的兄弟 Josef 创造了“机器人”这个词,他建议使用捷克语 Roboti 来表示人造人,意思是农奴或强迫劳动者。新词取代了旧词,例如“automaton”、“robot”或“robot”。

人类、机器——或两者兼而有之?

Čapek 的机器人由合成有机材料制成,与我们目前将机器人理解为纯无机机器不同。按照今天的定义,机器人这个词更适合 Čapek 的角色:这些是人形机器人,通常由人造有机材料制成,最初来自科幻小说领域。

在 1728 年的牛津英语词典中首次提到,机器人在 18 世纪后期的展览中被展示为类似于人类并且可以执行任务的先进机械。只有通过进一步的文化主题化,主要是在 1930 年代和 1940 年代的英语低俗杂志中,以及通过作家艾萨克·阿西莫夫在 1940 年代和 1950 年代的著作,概念上的差异才变得更加明显。很明显。


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DER 01,日本机器人,又称Gynoid。自 1970 年代以来,日本一直是机器人和女性机器人生产的领导者。女性机器人或女性机器人是一个正在讨论的类别,因为它们通常被描述为高度性感化。

人类的混合版本 - 具有有机和无机身体部位 - 是半机械人(简称:cyberneticorg anism,“控制论有机体”),通过集成技术或人工组件增强了能力。从这个意义上说,拥有起搏器、除颤器、复杂假肢或其他电子植入物的人已经可以被视为机器人。

第一次世界大战:机器人的起源

第一次世界大战是第一次意识到人类可以通过新技术的发明自毁——装甲车辆、机枪和遥控武器等自动化技术就是此类技术用于战争的例子。

鉴于伤亡人数众多,在下一场迫在眉睫的战争中用机器人代替士兵以防止人类生命损失的想法获得了动力。

Čapek 的工作也极大地促进了关于技术可以在多大程度上将工人从体力劳动中解放出来的辩论。自动化的奴隶一方面应该在工人曾经艰苦的日常工作中创造一个天堂般的环境,创造财富,建立社会和平,以消除现代资本与艰苦劳动之间的斗争。

机器人是人类的友好帮手

1920 年代后期,日本生物学家西村诚乐观地试图创造一个与自然和人类和谐相处的人造人。与 Čapek 的反乌托邦未来幻想相比,Nishimura 的机器人是人类鼓舞人心的朋友,而不是他的奴隶。

Gakutensoku(日语中的“学习自然法则”)能够采用不同的面部表情,移动头部和手部,甚至可以使用气压书写。它于 1928 年 9 月在京都首次亮相。

其他修辞类人形机器人模型同时出现在英国,大约十年后,机器人 Elektro 以 700 个单词的词汇量被引入美国,抽着烟,带着一只名叫 Sparko 的机器狗。 .


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Gakutensoku 是亚洲开发的第一个机器人,于 1920 年代后期在日本大阪创建,但在其在世界各地的巡回展览中神秘消失。 图片:(大阪每日新闻),公共领域,来自维基共享资源

类人机器人的想法被俄裔美国科幻作家艾萨克·阿西莫夫进一步普及。其核心是阿西莫夫 1942 年的短篇小说 Runaround,其中他第一次使用了“机器人”这个词。在其中主角是半机械人,他制定了三项基本的机器人法,旨在保护人类免受新技术的侵害。例如:

(1)机器人不得伤害人类,或让人类因不作为而受到伤害。

(2)机器人必须服从人类的命令——除非这样的命令与机器人第一定律相冲突。

(3)机器人必须保护自己的存在,只要这种保护不违反机器人的第一或第二定律。

阿西莫夫对机器人社会的愿景也远比 Čapek 在他的反乌托邦戏剧中设想的不可靠机器仁慈得多。这位当时已经享誉世界的作者将机器人视为人类的有用助手。在他的一些作品中,他甚至将它们描述为比人类“更好、更纯洁的物种”。

二战后机器人的进步

在 1930 年代第一台类似机器人的设备已经在美国投入工业生产之后,康拉德·祖斯(Konrad Zuse)在 1939 年用他的可编程计算机(我们今天将其称为机器人)对人形机器进行了最后的推动.


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Z1,Konrad Zuse 制造的第一台计算机。

在 1950 年代,肯塔基州的发明家 George C. Devol 制造了第一台用于汽车制造的数字可编程机器人。

在这里,Unimate 工业机器人在压铸过程中承担对人类构成安全风险的任务。即将成立的 Unimation 公司为机器人技术在汽车行业和工业机器人领域的成功奠定了基石。

第一次摇摇晃晃的步行尝试

大约从 1966 年到 1972 年,第一台移动机器人在硅谷斯坦福研究所的人工智能中心开发出来。正如它的名字一样,Shakey the Robot 更像是一个缓慢的、颤抖的轮式塔,它可以感知周围环境并通过其摄像头和传感器定位自己。

他技能的最高荣耀是操作电灯开关和门把手,跳过障碍物和推动物体。但事实上,正是这种不稳定的模型预示着机器人革命的开始,并以其研究成果为进一步突破铺平了道路。


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Shakey(1972) 是第一个可以自行决定在周围环境中移动的移动机器人。

“个人机器人”WABOT(WAseda roBOT)于 1970 年代在东京早稻田大学开发主角是半机械人,配备了视觉和语音以及身体运动系统。

它有人工耳朵、眼睛和嘴巴,可以用日语交流,并且可以使用外部感受器测量距离和方向。他手里拿着触觉传感器,能够抓住和移动物体。 WABOT-1 估计拥有 18 个月大的幼儿的智力;他花了整整 45 秒才迈出一步。

1980 年代开发的 WABOT-2 型号不太通用,但具有明显的直观和音乐感。这款音乐机器人擅长弹奏键盘,可以与人类交流、阅读音乐并在电子琴上演奏难度适中的旋律。

在 1980 年代中期,本田开始了人形机器人计划,并在此框架内开发了 P1 到 P3 机器人系列,直到 1990 年代后期都可以流畅地移动、挥手和握手。

这项研究在 2000 年以艾萨克·阿西莫夫 (Isaac Asimov) 命名的著名双足动物 Asimo(AdvancedStep in Innovative MO bility)达到高潮,他的新模型现在甚至是多语种手语、爬楼梯、单腿跳和跳舞。

作为娱乐玩具的机器人

1999 年,索尼推出了一种新的高科技玩具,机器狗爱宝。想要为孩子们​​提供这种吠叫、摇尾巴娱乐的父母必须花钱买一条狗和额外的软件:这个高科技玩具价值高达 2,500 美元,它的行为也可以基于“奖励和惩罚”系统。 "

Aibo 之后是索尼设计的另一个机器人作为社交儿童朋友。近 2 英尺高的 Qrio(“Quest for Curio sity”的缩写)是第一个能够同时在空中双腿奔跑的人形机器人。此外,Qrio 可以跳跃、爬楼梯、阅读、跳舞、咯咯笑和踢足球。他记得他的人类玩伴的长相、声音和喜好,并且可以直接对他们做出反应,这使他在 18 到 24 个月的幼儿中特别受欢迎。


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Roomba 是美国公司 iRobot 的自主吸尘机器人,于 2002 年首次亮相,现已进入第 9 代。它使用传感器在地面上寻找路径,并可以识别斑点、障碍物和深渊。例如,机器人割草机中使用了类似的功能。

另一个有趣的机器人是 RoboSapien,它由香港玩具机器人制造商 WoWee 于 2004 年推出,在短短几个月内售出了 150 万台。这款遥控机器人现在提供带有摄像头、MP3 播放器、PC 连接甚至多个可选个性的版本,可以对声音和触摸做出反应,并执行多达 67 种预编程动作。

次年,两支 RoboSapiens 团队参加了首场由自动人形机器人进行的全球 RoboCup 足球比赛。 RoboSapien 的继任者 Roboraptor 拥有四种可调节的基本情绪,这使他能够通过传感器对外部刺激做出不同的反应。

为了让机器人在家中有趣地使用,现在可以以更实惠的价格提供相应的套件。大多数模型让人联想到原始的两栖动物、狗、装甲车或其他车辆,并且可以通过遥控器进行控制。他们的一些典型功能包括面部识别、导航和物品运输。许多更高级的成人应用程序需要编码技能。

当服务机器人卡住时……

十多年来,像 Tug the Robot 这样辛勤工作的机器人工人一直在酒店和医院工作,他们提供食物、床单、药品和废物。他们可以通过 WLAN 与自动扶梯、火警和门进行通信,并具备基本的语言技能。

很多地方都为此类服务机器人设立了热线电话,如果在酒店或医院走廊遇到难以逾越的障碍,附近无人帮助时,可以独立拨打电话。

尤其是冠状病毒大流行,显示了机器人在医疗领域的重要性:在大流行中,机器人是非常乐于助人的同事,因为与人类不同,它们不会生病,并且可以在医院对人类采取行动 严重危险给所有员工。其中包括温度测量或药物管理。


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Tug the Robot,医疗领域的服务机器人。

在智能机器的支持下,人类护理人员将有更多时间从事机器人可能永远无法替代的活动:开发概念性解决方案并为患者提供同理心帮助。但 Covid-19 大流行也表明,经济的普遍瘫痪表明,我们距离让机器人继续举办世界活动还有很长的路要走。


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Sophia 是一个具有社交和语言技能的类人机器人主角是半机械人,于 2016 年启动,以引起其人类同行的同理心。 图片:汉森机器人

顺便说一句,人机交互开辟了一个全新的分支,称为人机交互 (HRI)。 HRI 领域的安全要求松散地基于 Isaac Asimov 曾经建立的机器人法,尽管机器人和机器伦理领域的复杂性现在远远超出了这三个简单的原则。例如,教护理人员如何与人类助手合作已被证明是一项挑战。

波士顿动力:机器人病毒式传播

2013 年,美国机器人公司波士顿动力公司为 DARPA 机器人挑战赛创建了机器人 Atlas,这是一项 2012 年至 2015 年举办的国际机器人比赛,旨在鼓励机器人在救援行动中的发展。

Boston Dynamics 巧妙地展示了他们最新的机器人发明的视频,激发了人们的灵感。例如,这些 2018 年发布的视频显示犬类机器人 Spot Mini 为另一个 SpotMini 开门,甚至用曲棍球棒殴打人类攻击者。在 YouTube 和 Co. 上,它们已被观看数百万次。


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波士顿动力公司 CEO Marc Raibert 演示狗机器人场景。

为了模拟真实世界的条件,波士顿动力公司通常会构建机器人的数字版本,使用数据和视频材料对其进行训练,然后在实验室环境中测试物理结果。只有这样,机器人才能逃离现实。

同时,该公司现在主要由韩国现代汽车集团拥有,正在大规模生产其库存的四足机器人,并将在 2020 年以 74,500 美元的价格首次出售。

包括 SpaceX 在内的超过 75 家公司在商业上使用 Spot。它具有广泛的功能,并且已经在建筑工地、采矿、农业种植幼苗或用作数据收集机器中半自主地使用。他甚至被拍到作为棒球啦啦队长与 Pepper 一起跳舞,Pepper 是一个专门阅读人类面部表情的人形机器人。

对环境敏感

日常和家用机器人的发明可能是机器人技术面临的最大挑战。与专门从事单一活动的预编程工业机器人相比,日常机器人必须在非结构化、不断变化的环境中找到自己的方式,并可靠地执行多种活动。

未来的家用机器人必须灵敏,才能使我们受益。直到最近,机器人还常常缺乏必要的机智——仅仅拿着笔是不可能的,番茄柔软的皮肤被意外压碎,鸡蛋也被打碎了。但是由于基于大量敏感传感器的改进触觉,机器人现在能够感知不同的表面并精确地抓住各种物体。

例如,德国慕尼黑工业大学的机器人工程师开发了一种敏感的人造皮肤,可以让机器人感知触觉,南加州大学的研究人员生产了一种可以记录各种材料的触觉人造手. SynTouch 和 Meta 还开发了机器人指尖和触觉人造皮肤,可以区分从温度到表面纹理的一系列感觉。

Google 的母公司 Alphabet 也在开发自适应机器人:2019 年 12 月,该公司展示了其“日常机器人”项目。虽然第一个原型只擅长分类垃圾,但谷歌园区的新模型现在正在调整椅子、擦桌子、收集杯子和开门。


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通过强化学习新技能

为了让日常机器人摆脱原始阶段并能够提供真正的好处,它们必须更加自主地行动并更加独立地学习。例如,2015 年,加州大学伯克利分校的一个实验室开发了 Brett(Berkeley Robot for the Elimination of TediousTasks),一种可以使用强化学习自学这些拼图周围不同物体形状的机器人,然后转动他们像个孩子一样在身边。它被放置在正确的孔中。

使用创新的 RL 方法,首先构建机器人的数字版本,并在视觉上模拟给定问题以观察学习过程。只有这样,编程的物理机器人才能在实验室中填充这些知识、训练并成功测试,然后才能在现实世界中使用。完美环境中的模拟具有比现实生活更快地执行和尝试试错步骤的优势。

根据这个学习方案,双足 AI 发明了一种自学方式的跑步方式:在计算机模拟中主角是半机械人,一个配备两条手臂和两条腿的类人机器人只被告知在没有先行的情况下以最快的速度前进可能 - 根据常规程序 - 注意已输入运动数据。在最初的几次失误之后,虚拟两足动物实际上开始行走,最终甚至自学了奔跑。


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视频:在一次模拟中,谷歌的 AI 公司 Deepmind 要求双足 AI 从 A 移动到 B。在强化学习的帮助下,人工智能终于学会了根据反复试验的原则行走和克服障碍——即使这些动作有时对我们人类来说有点不寻常。

基于这种新方法的类似成就最近在俄勒冈州立大学诞生:使用 RL 算法,机器人 Cassie 可以自学走路,而无需先通过直接编程或模仿学习走路。

您可以在 Facebook AI 的 Tim Rocktäschel 的 AI 播客 Deep Minds 中了解有关强化学习的更多信息。

机器人开发:后续步骤

人形机器人看似先进的功能往往掩盖了它们的局限性。尽管如此,它们让我们忘记了我们正在处理的是程序化的、没有创造力的、纯粹的机械生物。

尽管机器人一天比一天聪明,但它们仍然需要大量的人工帮助才能学习并自行执行要求更高的任务。只有这样,他们才能继续独立学习,通过观察、互动和交流,积极参与我们的生活。

重要的下一步是模拟算法的学习方式 - 无需程序员手动改进。否则,我们将不得不永远使用我们的自制机器,这些机器从不独立行动,并且在我们不断变化和混乱的世界中真正有用。


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视频:看起来很相似?英国公司 Engineered Arts 最近开发的机器人 Ameca 令人惊喜,其流畅的面部表情看起来几乎是人类。

在这种情况下,进一步的问题出现了:我们愿意将多少权力让给自主机器?谁对机器人 AI 的错误决策负责?机器人会很快接管我们的工作吗?

虽然有理由担心机器人可能会给人类带来社会和生存危机,但人类和机器也有可能有一天会和谐共处,大多数活动不会完全被机器人取代,而是伴随着通过机器人的利润。我们在关于 AI 和哲学的播客中讨论了 AI 和人类共存的场景。

结论:机器人技术 100 年 - 发展速度比您想象的要快

机器人已经生活在我们中间:作为吸尘器、割草机、个人助理、服务和护理机器人或用于娱乐,它们在我们日常生活的许多领域都变得不可或缺。但仍有巨大的改进潜力。

让我们想象一下,他是您家中每个人都负担得起的人形机器人主角是半机械人,它结合了此处描述的所有技能:他吸尘、清洁、精确分类我们的垃圾,用多种语言聪明有趣你可以说话、灵活地走路、搬运物体,爬楼梯,制作音乐和舞蹈,甚至掌握翻腾等优雅的特技。他的面部表情与人类一样逼真。当我们给他一个目标而不必训练他时,他就会学到新东西。

米乐体育官网app入口要多久我们才能模仿出如此完美的奇迹?这个机器人助手需要多长时间才能在我们身边成为现实?考虑到从一百年前创造跑步这个词到最近发现由人工智能驱动的跑步的快速发展,这可能比我们想象的要快。

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