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问与答:下一代机器人

*原文刊载于世界经济论坛博客,转载请注明来源并附上原文链接

“下一代机器人”被世界经济论坛《2015年十大新兴技术》报告列为十大创新之一。

几十年来,我们曾设想过由机器人包办未来的日常杂务,但迄今为止,机器人的使用仍主要限于大规模制造和服务业。现在,下一代机器人技术终于成熟,可实现我们的夙愿,改变日常生活的面貌,其涉及范围之广,堪比互联网给人类生活带来的改变。

我们采访了意大利比萨市圣安娜高等学校生物机器人研究所(BioRobotics Institute of the Scuola Superiore Sant’Anna)的生物医药工程教授及所长保罗·达里奥,了解推动当前机器人革命的要素,以及未来的发展方向。以下是经编辑的访谈文字稿。

现在的机器人可做什么?

最近在媒体上,能看到美国Rethink Robotics 制造的Baxter和德国 KUKA Labs制造的KUKA LBR iiwa,以及第一台经证明无需安全笼即可与人类密切合作的机器人。这比几年前大有进步,为在工业领域内外应用机器人铺平了道路。

这几台机器人体现的部分突破包括机器人更容易编程,并能够边干边学,从而可用于更需要精细技艺的小规模制造,而不止是借助严格、繁重的预先编程在大规模生产中使用。

机器人现在也可以从事某些服务工作,既能上天入海,也能进入寻常人家,清扫地板或泳池。

什么在推动机器人的发展?

我们可以确认五个方面的因素:

1. 一场宁静的革命在悄悄酝酿,事关机器人的内部运作,以及机器人感知、理解和回应周围情况的能力,这不仅取决于处理能力,还要看传感器。过去,传感器体积大,不稳定,耗能高,因此很难开发用于机器人。现在,传感器成本极低(有时甚至只需几美分),性能较高,可靠而且高效。从智能手机到洗碗机,传感器如今无处不在。机器人的部分能力反映了这一改进,包括感知以及管理与外界几乎所有互动的能力,以及越来越强的平衡能力。作为人类,我们认为保持平衡理所当然,因为我们并没有像对味觉、触觉、视觉、嗅觉或听觉那样,明确意识到平衡感的存在,但平衡对于在现实世界的行动却至关重要。

2. 机器人的外形在改变。虽然KUKA iiwa 这样的机器人显示了机电一体化设计方面的最先进水平,但造价却非常昂贵。需要的关节越多,就得用越多马达驱动不同的部件。因此,现在有一种发展趋势,着眼于机器人的仿生机制:自然界的生物没有轴承,而是利用可部分变形的结构,例如昆虫的腿或翅膀结构。借鉴生物的形态和组织原则,为下一代机器人打开了创新设计和材料的宝库,包括利用柔软、灵活的外形,根据不同任务变成不同形状。

3, 机器人与网络高度整合,使研究的重心从自主性(autonomy)转向互联性(connectivity)。想一想几年前,如果想去某个地点,你需要知道如何读懂地图,然后和周围的环境对应起来,而现在,只需要告诉智能手机要去哪儿,然后跟随指引即可。类似的情况也发生在机器人方面。由于对理解周围环境的必要性降低,机器人能够更从容地通过云端访问所需的信息和指引。一旦有了永久在线的机器人,就可以相应设计,用于几乎任何用途。

4, 机器学习和人工智能领域出现重大进展,特别是出现了高效的新方法,如深度学习,使机器人能够实现与人类和环境的新层次互动。

5. 机器人研究获得了大量的资金支持。例如,欧盟最近推出了SPARC——全世界机器人研究和创新领域最大的投资项目,总资金近30亿欧元。日本(工业机器人和机器人研究的长期领先者)、韩国和最近的中国都有正在实施或即将开展的大规模投资计划。谷歌正向机器人研究投入大量资源。另外,许多重要奖项也将有力刺激机器人的发展,其中包括DARPA 机器人挑战赛、RoboCup机器人世界杯、RoCKIn、Robots for Good和穆罕默德-本-扎耶德国际机器人挑战赛。

未来几年,机器人可用于哪些方面?

机器人将快速扩大对日常生活的影响,从居家到医疗,如外科手术和康复,以及太空、军事、农业和许多其他领域。

我认为,下一代机器人最激动人心的方面之一是刺激和吸收所有学科知识的潜力。当然,从纳米技术到3D打印的广泛科技领域都有相关的发展。但人文和社会科学领域的研究者也能大显身手,在哲学、心理学、人类学、伦理学、经济学甚至历史学等领域,下一代机器人都能提出问题,也可从中学习。这是人类的历史性机遇,挑战在于如何明智地加以利用。

下一代机器人有何风险?

对于自主式机器人,科幻小说一直都有一种颇为矛盾的看法:既有机器人将人类从世俗琐事中解脱的美妙幻想,也有中央计算机控制联网机器人大举侵犯隐私和自主的阴暗猜测。像电影《我,机器人》中描绘的这类担心将开始变得更加突出。

但是,有一些风险是我们现在就能轻松预见并着手应对的,即与贫富差距扩大相关的经济风险。正如近年来在网络改变日常生活的过程中,一部分人被甩到数字鸿沟的低谷一样,我们可以预料,由于下一代机器人的好处从一开始就没有平等共享,机器人鸿沟也必定会出现。

机器人和人工智能领域的研究者和工作者知道,现在担心智能机器征服世界可能还为时过早。当前和今后的发展却有可能对经济和社会产生变革性影响,其中蕴含着巨大潜能,但大部分仍尚未开发。这些技术发展将带动生产力的空前增长。过去几次科技进步中,机器取代了原先由人类履行的职能,出现了更好的新工作。这种情况可能会再度出现,但鉴于改变的速度和规模,有些人担心,这一次,恐怕没有足够新职位能接纳被机器人取代的人员。不过,前景也未必尽是一片阴霾,我们可以严肃地考虑和调查:在人工智能和机器人广泛服务于人类的时代,如何使社会可持续发展并易于管理。

我们需要发挥创造力,综合多种学科的知识,以积极进取的态度,处理新的挑战,尽可能扩大效益,降低风险。截至目前的证据表明,我们值得一试。


作者:保罗·达里奥(Paolo Dario是意大利比萨市圣安娜高等学校生物机器人研究所(BioRobotics Institute of the Scuola Superiore Sant’Anna)的生物医药工程教授及所长



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