随着自动化科技的发展,数字时代来临了,机器人逐渐走进我们的生活,步入我们的家庭。那么,家用机器人是如何发展的呢?有哪些优秀的代表?这些作品贯穿了哪些设计理念?它们运用了什么技术?未来的智能家居会什么样?
2013年11月12日,奥地利发生世界上第一起机器人自杀事件。自杀的机器人是一台由iRobot公司生产的Roomba家用清洁机器人。据称它是因为受不了繁琐的家务事而爬上电磁炉自尽的。虽然此事件被媒体炒作的嫌疑颇大,但这让我们再次把目光投向了家用机器人,重新思考它们在人类社会中扮演的角色及其智力水平。
SONY AIBO
现代机器人起源于1954年,由于受计算机性能、造价、技术限制等问题,早期的机器人大都是工业机器人和特种机器人。服务于民用的家用机器人是近二十年的事。1999年,索尼公司推出了机器宠物犬爱宝(AIBO),大受目标市场的欢迎,引起业界轰动。2000年,本田公司推出了具备人类双足行走能力的类人型机器人阿西莫(ASIMO),以憨厚可爱的造型博得许多人的喜爱,众多的类人功能也不断地冲击着人们的想象,似乎科幻电影中的情节正在一步步变成现实。从此,娱乐机器人走进人们的生活,家用机器人的新时代到来了。2002年,iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba。这款机器人是目前世界上销量最大、商业化程度最高的家用机器人。2006年,微软公司推出Microsoft Robotics Studio,使机器人模块化、平台化成为大势所趋。模块的出现使机器人研发设计发生了革命性的变化,任何普通人都可以参与到制作机器人的过程中来。比尔·盖茨也曾著文预言——二十一世纪,家家户户都会有机器人。
HONDA ASIMO
时至今日,家用机器人的大家族的人丁兴旺,各式各样的家用机器人你方唱罢我登场。从其从事的工种上可以分为两类:普工类和智能类。普工类机器人一般从事简单繁琐的体力劳动,社会地位较低,功能较单一,智能化水平不高。但这样的机器人也较为廉价,便于普及。这样的机器人有:吸尘器机器人、搬运机器人、监测机器人、机器厨师、按摩椅等。智能机器人一般都具有人机交流功能,识别人类语言的能力较强,其需要专门的人工智能编程。当然,其社会地位较高,多从事脑力劳动。比如机器宠物、类人机器人、娱乐机器人、聊天机器人等都是此类作品中的优秀代表。
Aldebaran Robotics Nao
首先要介绍的是大明星Roomba吸尘器机器人。它不但能避开障碍,自动打扫,将毛刷抹布舞得虎虎生风,还能设计行进路线,自主寻路。最绝的是在电量不足时,它能马上驶向充电座。它虽然从事的是简单的扫地工作,可它一点也不弱智,反而被许多业内人士称为是最聪明的家用机器人。是呀,它多愁善感,敢于以死明志,怎能不让人心生同情呢?那它是如何做到这些的呢?这就离不开用于机器学习的算法。
iRobot Roomba
人如果想变得更聪明就必须学习,机器也一样。智能机器人只有拥有学习功能,才能对突发事件应变自如,在人类社会中生存下去。在机器眼中一切都是数字的,一起问题最终都转化为一个数学问题,并寻找一个解决问题的算法。首先机器人先有一个数据采集功能。在工作中,机器人的传感器会收集和它相关的信息,并将其数字化。然后,对这些数据进行分析,和数据库中的数据进行比对,并最终做出决定。最后根据反馈来的信息对数据进行甄别,将有用的数据保留。机器学习的过程就此完成了。当然,现实中要复杂得多。从学习方法上讲,机器学习从方法上可以分为机械学习、传授学习、类比学习和事例学习四种。经典的算法也有:决策树、支持向量机、朴素贝叶斯、神经网络等许多种。不过殊途同归,都是为了让机器能够认识人类社会,更好地服务于人类。
聊天机器人在机器人家族中可谓是资历最老、智能化水平最高、最吸引人眼球的发明。早在现代计算机诞生以前,人工智能的鼻祖图灵就对聊天机器人情有独钟,他设立图灵测试,来测试机器人的智商,其方式是:让机器人与人类聊天,只有骗过了大部分人类,才被认为是拥有智能的,可惜至今没有机器通关。在人工智能陷入低谷后,聊天机器人失宠,被迫走入社会给人类打工,却柳暗花明地成为家用机器人中的新星。人们当然喜欢善解人意、伶牙俐齿的机器人了。并且聊天机器人也为后世的机器人如何融入到人类社会中探路。优秀的聊天机器人有:小黄鸡、爱丽丝、蕾拉波特、爱情玩偶等,有兴趣的话可以下载这种陪聊软件体验一下,别有一番情趣。
小黄鸡聊天机器人
这些聊天机器人代表了形式主义派人工智能的最高水平,也最贴近人类生活,经过几十年的发展,技术已经较为成熟。那么,这些聊天机器人是怎么运作的呢?首先需要创立一套计算机自己的语言系统,即编程语言。想让计算机做任何工作都需要编程,编程的基础都是程序语言。今天程序语言各式各样,国际上的:C语言、Java、C++,中国人有自己的易语言。然后编写程序,建立数据库,这是一个庞大、繁琐、辛苦的工程。
首先,人类要把每个词语之间的逻辑关系都输入到数据库中,让机器对人类语言有一个印象。这样的数据库有WordNet,HowNet。然后就是输入语法,让机器可以理解句子。同时让人和机器聊天,采集数据,通过机器学习算法让机器学习人类说话的方式。最后就是智能检索系统。智能检索应用非常广泛,我们今天所有的搜索引擎都有此项功能。最初的机器没有记忆,只能就事论事的对你的每一句话进行搜索对策。今天有了机器学习算法,机器拥有了短暂的记忆,不过仍是三句以内。因为如果让机器像人一样说话前后关联就需要巨大的信息库,造成数据爆炸,目前的设备无法实现。所以你和机器聊天时,它们会主动岔开话题。即便如此,配上语音图像识别功能,添上可爱的外形,和上俏皮的话语,聊天机器人绝对算是博人欢喜的大明星。对孤寡老人、残障人士、留守儿童等特殊人群具有不可估量的精神价值。
未来,家用机器人将变得更智能,与人的联系也越来越密切。可穿戴式家用机器人将会受到青睐。据称,2014年是可穿戴电子设备元年,可穿戴家用机器人将在不久拥有更大的发展,机械外骨骼、智能头盔、智能配饰都将粉墨登场。医用机器人也很大的潜力,尤其在医疗资源紧缺的发展中国家。未来的人们会从今天在微博微信上四处求方问药的“微健康”时代,步入到专业个性化的家庭机器医疗时代。智能医疗器械也会大行其道:电子眼、骨传导、神经治疗仪、机械假肢等都将走入到我们的生活中来。智能的特种机器人也很有前景,机器管家、机器教师、机器保姆等都会变成现实。
要实现这些,就需要多学科专家的共同努力。在神经科学上,人类必须对大脑有更深入地了解,才能发明出可以人机互动的机器人。2013年4月,美国国会审批了38亿美元用于开展研究人类大脑的工程。科学家们先用各种先进的仪器对大脑进行检测,然后用高智能的计算机对数据进行解读分析,最后将其翻译成自然语言,构建出脑模型并用于储存。虽然此工程的工作量巨大,但希望就在眼前。在计算机学上,科学家们研发新材料用于制作计算机芯片,提高计算机的性能。不仅如此,芯片的设计向“仿生大脑”迈进,芯片可以像模仿人类脑细胞和神经元的运作模式,这是智能机器的硬件保证。在数学上,随着基础研究的进展,人类对人工智能的理解将会更加透彻,从而编写出适应未来的算法。
到那时,我们的社会将发生巨大变化,人类文明会迈进到一个新的时代。也有人怀疑,未来的人类与机器的关系如何?它们会反叛吗?这需要全体生活在那个时代里的人们作解答。总之,未来要靠大家的努力共同创造,人工智能的前景是光明的。听罢诸位有何感想?不妨行动起来,体验一把,或加入到人工智能的研发与生产中来,微笑着迎接智能时代的到来。