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浅谈机器人发展未来的核心人工智能技术

2020年07月27日 12:44来源:未知手机版

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目前的机器人(300024)已经能够胜任精确、重复性的工作,但很多时候,它还不能够灵活地为新任务进行自我调整,也不能应付一个不熟悉的或不确定的情景。不过,这些情况都在发生改变,机器人正在变得更加智能。我们不禁要问,让机器人实现智能的关键技术到底是什么? 这些技术在最近十年会发展到什么程度? 整个产业的应用前景将会如何?

随着家用机器人的应用需求不断增加,人工智能相关技术不断进步,硬件性能的增长,服务机器人近年来开始从实验室走向家庭,并从扫地机器人等单一功能向多功能的个人机器人发展。

01.感知、认知和行为控制

机器人的技术按照通常的理解分为三个部分,感知、认知和行为控制。感知主要是基于视觉,听觉及各种传感器的信息处理;认知部分则负责更高层的语义处理,如推理,规划,记忆,学习等;行为控制部分专门对机器人的行为进行控制。

提到机器人,一个最近经常提及的词是人工智能。人工智能是用计算机来实现类似于人的智能行为的一门学科。机器人本身即是人工智能的一个终极应用目标之一。所以谈到机器人,人们很容易联想到人工智能。人工智能的确对于机器人非常重要,上面提到的三个部分的技术都与人工智能相关。

从应用角度看,机器人由于有一定的自主性,能与人和环境交互,与之前的计算设备(包括电脑,手机等)相比,对智能的要求较高,这也是人工智能逐渐受到关注的一个原因。

传统的人工智能做为一门学科,起源于20世纪50年代的达特茅斯会议,后来经过几次大起大落,在基础理论和方法上积累了丰富的成果。从早期的符号计算系统,到专家系统,再到90年代发展起来的机器学习,大数据分析,都可以算是人工智能的范畴。在图像、语音、搜索、数据挖掘、社会计算等领域,又派生出了一些相关的应用研究。其中与机器人联系较为紧密的包括计算机视觉,语音和自然语言处理,还有智能体(Agent)等。

从技术上看,人工智能要达到人类级别的智能,要走的路还非常远,因为目前对人的智能机理尚未研究清楚。但从实用角度看,根据目前技术的进展,如果能够部分模拟人的智能行为(比如认出主人并进行相应的交互)并达到较好的用户体验,将会在短期内取得突破性进展。当然这在技术研发上还需进一步解决技术的实用性、鲁棒性问题。毕竟以往的不少机器人都还在实验室或者受限的环境中(比如养老院)进行研发和测试,而新兴的家庭服务机器人,将在家庭环境中独立或者半独立地(通过与人的协作)完成某些服务,这对技术的鲁棒性提出了更高要求。其中的一些,如计算机视觉、语音识别等核心技术还在不断地改进中,还没有发展到完全成熟。所有这些,都决定了需相当深入的研发工作,才能实现真正的实用化、智能化的家庭服务机器人系统。

02.机器人不是一堆机械和芯片

在以往对服务机器人的研究中,一个典型的目标应用是机器人可以做家务劳动,这就要求机器人可以用手臂去操作物体(抓放)。在这些方面的研究虽然较多,但从目前的技术进展看,在几年内实现机器人做家务劳动,仍有诸多的挑战。

1.目前的机器人,尤其是人形机器人的成本过高。举例说,一条机器人的手臂可能需几万美元,而机器人的手部就需要1万多美元,整个机器人的造价,更是普通家庭无法承受的。

2.机械手的灵巧程度,仍然难以和人手相媲美。

3.在安全性方面也存在需要解决的问题。有着钢铁之躯的机器人一旦进入家庭,由于程序错误,不小心挥挥手、伸伸胳膊,都可能对血肉之躯的人造成巨大伤害。

机器人如果暂时不能做家务劳动那又有何用,这是不少人关心的一个问题。如果不能应用,机器人不过是一堆机械和芯片而已。目前除了类似扫地机器人这样能够实现比较单一功能的机器人外,还有不少机器人的用途正在发展之中。

机器人作为一个新型智能设备,普通用户最关心的是机器人可以为他们做些什么? 如前文所述,机器人目前还难以实现类似做家务这样的应用。而要达到人的智力水平,也还需要较长的发展时间。所以在应用方面也需要针对人工智能技术,特别是感知认知技术的现状进行设计,要充分利用最新技术,实现在过去看来不可能实现的功能。预计未来十年,市场上出现的服务机器人将具有以下特点。

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