走向21世纪的机器人(1)
王磊
一、要点提示
机器人技术是一个涉及多种学科领域、应用范广的新兴交叉学科,已广泛应用于多个领域,为人类的经济和社会生活创造了巨大的效益。本文回顾了机器人的历史与现状,通过对比,重点分析了机器人智能与人类智他的关系，展望了21世纪机器人技术的发展景。全文用平实的语言,运用人们熟知的事例介绍了机器人技术,写得通俗易懂。本文属于科技说明文,运用了作引用、举例子、分类别等说明方法。要研讨每个小标题下的内容,提商分析、概括能力。
二、内容阅读
1997年的一场人机大战让机器人“深蓝”着实火了一把。随着“深蓝”一声怒吼将世界冠军卡斯帕
罗夫斩于马下,一些诸如“机器人智能能否超过人类智能?”、“机器人是否会统治人类?”的讨论又一次
在世界范围内展开。那么,机器人是否真的像人们想象中那样奇特而神秘呢?机器人的大量出现会在我们习惯的生活中掀起些许波澜吗?
机器人的昨天和今天
机器人( robot)一词来源于捷克作家 Karel Capel1920年的幻想剧《罗萨姆的万能机器人》,捷克语是劳动的意思。虽然真正意义上的工业机器人的出现迄今不过40余年,但我们却可以将机器人的历史追溯到公元前3世纪。那时,我国西周的工匠偃师就已制造出了会歌舞的偶人,堪称人类记载的最早的机器人。诸葛亮制造的木牛流马以及18世纪瑞士钟表匠杰克父子制造的各种会书写、绘画、弹琴的偶人也都是早期先进的机器人。直到19世纪工业革命以后,科技的发展和人民生活水平的提高才促使人们对各种自动机械的探索与尝试成为一种潮流。1950年,美国的乔治·迪弗发明了第一台工业用机器人,从此拉开了机器人快速发展的序幕。
从第一台工业机器人问世到48年后的今天,机器人技术得到了飞速发展。如今,机器人技术已成为一个学科跨度大、应用领域广的新兴交叉学科。机器人技术作为一种高新技术已广泛应用于汽车工业、电子工业及其他制造行业中,在提高产品质量、增加劳动生产率、发展新兴产业以及在特种环境下从事人类难以完成的工作等方面均发挥了重大作用,为人类的经济和社会生活创造了巨大的效益。据联合国欧洲经济委员会和国际机器人联合会的统计,195年全世界的工业机器人数量约为65万台,同年世界机器人的销售额达到了57亿美元。除传统的工业机器人外,近年来空间机器人、水下机器人、管道机器人等的研制工作也取得了重大进展,并得到推广应用;智能机器人更是在建筑、医疗、食品、娱乐、消防、农业等行业中受到青睐。机器人的使用密度也伴随着机器人数量的增加不断加大,作为世界头号机器人生产国的日本,1995年每万名制造业人员中就拥有机器人210台。机器人产业正以其迅猛的发展势头在世界工业的自动化进程中起到越来越重要的作用。
我国对机器人技术的研究是自70年代起开始的。经过20多年的努力,我国的机器人技术取得了可喜的发展。中科院沈阳自动化研究所、清华大学、国防大学、上海交通大学等一批科研院所和大专院校纷纷致力于机器人技术的研究、开发工作,研制出了多种用于焊接装配、搬运等用途的工业
机器人以及水下、爬壁、管道等实用性机器人和用于防核辐射、防化侦察、防暴排险的特种机器人。中科院沈阳自动化研究所继利用自行开发的第一台水下机器人—“海人一号”和引进技术,在研制出 RECON-Ⅳ-300米中型水下机器人后,又先后研制成功“探索者号”1000米无缆水下机器人和6000米自治型无缆水下机器人,并在太平洋完成深海实验,标志着我国水下机器人的制造技术已达到了国际先进水平。此外,我国在智能机器人的研究方面也有所发展,如清华大学就在1994年成功研制出了“室外智能移动机器人”。
机器人智能与人类智能
迄今为止,机器人已由初期的可编程再现型机器人、有自适应能力的离线编程机器人,发展到今天的智能机器人。智能机器人是一种能够部分模拟人脑活动,具有较强的自适应能力,能有效地适应环境变化,并具有自学习、自治和容错、纠错功能的机器人。从一定意义上说,智能机器人确实能取代人类进行部分脑力和体力活动。随着整个现代科学技术的进步,机器人技术将迅速发展,智能机器人模拟人类大脑活动的能力也将越来越强。可是机器人智能与人类智能究竞存在什么区别呢?机器人智能真的有一天能达到甚至超过人类智能的水平吗?
相信人们已经从大量的科幻小说和好莱坞的科幻电影中看到过许许多多的机器人,他们虽然外形不同材料各异,但却都具有与人类一样甚至是超人的智能。尽管我们的导演在电影中十分清晰地勾勒出了智能机器人的设计思路,使机器人看起来非常真实可信,但直到今天,绝大多数科技工作者仍然坚信机器人智能决不可能在短期内达到或超过人类智能,甚至永远不能。“机器人会思考”“机器人有感情”等观点被视为“天方夜谭”。这是因为,无论是什么机器人,都需要人类设计和制造,它的“聪明”与否直接取决于人类赋予它的能力。简单地说,机器人的“感觉”实际上来自于安置在其体表的多种传感器探测到的各种各样的信息,而机器人的“思维”也不过就是把这些信息交汇融合,并结合所记忆的知识进行程式化的推理,得出结论后发出信号,执行相应的动作。总的来说,机器人所具有的“智能”只是一种非生命性的机械模仿,是人通过编程等手段赋予的。在人类对生命与思维的起源还处在一个非常低的认识水平时,机器人智能的研究领域是不会出现什么令世界为之动容的质变的。
也有人会问,那么“深蓝”呢?它战胜卡斯帕罗夫又说明了什么呢?其实,“深蓝”甚至连一台真正意义的智能机器人都谈不上,因为它几乎没有自适应、自学习等智能机器人必须具有的功能,它的获胜除了因为国际象棋的变化相对其他棋类来说要少得多以外,不过是依靠其强大而且不会出错的记忆能力和超乎想象的运算速度。由此而引发的机器人将统治人类的担忧其实是大可不必的。
但是,关于机器人智能与人类智能的话题,在科学界始终存在着一些不同意见。尤其是近年来随着生命科学的不断发展,一些科学家甚至提出要对“机器人”重新下定义,将可能出现的“克隆人”也划归在机器人的范畴之内。这样一来,机器人与人类之间在智力上的差异可能就不复存在了。此外,还有人认为,随着人类从生命科学角度对自己进行的剖析与了解的不断深入,对机器人技术必将带来新的深远的影响,机器人将在这种认识进步的过程中逐渐进化,机器人智能最终有可能达到人类智能具有的水平。
孰是孰非?科学的发展是难以预料的,但我们相信,实践将对此作出最权威的回答。
机器人走向21世纪
机器人技术是一门涉及机械电子、自动控制人工智能运动学生物力学传感器技术、信息处理仿生学神经网络材料科学等许多学科领域的交叉学科。下个世纪这些学科的发展都将极大地推动机器人技术的前进。而作为21世纪主导科技—信息科学与生命科学的不断进步,更会为机器人技术开辟广阔而具有开拓性的发展空间。
我们不难想象,在21世纪,机器人将拥有更加人类化的外形,能精确模仿人类的种种动作甚至复杂的面部表情,机器人还将拥有更加敏锐的感觉系统。此外,通信技术和因特网的发展使机器人具备“千里眼”和“顺风耳”成为可能;机器人模拟人类思维过程的能力将更加发达,它们判断、分析问题的速度、全面性准确性以及自学能力都会大大提高;机器人与人类进行正常交流也将不再是不可想象的事情。
21世纪的机器人将会以更积极、更主动的姿态投身到人们的社会和经济生活中。机器人技术将成为决定一个国家现代化程度的重要标志。
在工业领域,机器人将一如既往地发挥其重要的作用。随着智能机器人研制与应用的日益成熟,智能机器人极强的自适应性和人工智能,将使机器人实现柔性加工和先进制造成为可能,这大大增强了工业机器人的功能和应用范围。因此,在下个世纪,工业智能机器人取代传统的工业机器人,成为机器人产业的龙头,将成为必然。
在服务业领域,随着下个世纪老龄化社会的到来以及人们消费观念的逐步转变,智能机器人必将在服务行业充当极为重要的角色。目前,各种服务用智能机器人如护士助手、步行功能训练机器人、导盲机器人等已走进了市场。21世纪的服务用智能机器人除了可以为家庭从事简单的家务劳动和健康护理工作外,还可以从事一些劳动强度大、重复性强的工作,诸如环境保护、宾馆勤杂以及公交服务等。据专业人士估计,到2000年日本服务用智能机器人的市场总需求将达到250亿日元,2005年将达到1750亿日元。
在娱乐业领域,机器人将以一种全新的形象出现。由于机器人具有极强的可塑性,使得它能完全按照消费者的消费心理和消费意愿选择娱乐产品的形式和内容。由机器人担纲出演的文艺及体育形式必将会成为下个世纪娱乐行业的一枝奇葩。
在科学研究和教育领域,精确、高效和永远不知疲倦使机器人成为科学实验和辅助教学的极佳助手。英国已成功地让两台机器人参与测试人类基因中脱氧核糖核酸(DNA)序列,并依靠它们建立DNA数据库。机器人的参与将成为加速人类科技进步的重要原因。
无疑,走进21世纪的机器人会悄悄地改变我们的社会结构和生存环境,甚至会改变我们的传统观念和思维方式。虽然大量出现的机器人在为人类服务的同时也会带来一系列崭新的社会问题,但我们有理由相信,有机器人广泛参与的21世纪将是一个充满希望的世纪,机器人将会在这个世纪里大显身手。
(1)选自《百科知识》1998年第5期。
