從機(jī)械傳動到人工智能 回首看看“機(jī)器人” 的發(fā)展史

時間:2015-12-10

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機(jī)器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機(jī)器,以便代替人類完成各種工作。

被譽(yù)為“機(jī)器人之父”的恩格爾伯格于12月3日離世,機(jī)器人行業(yè)協(xié)會表示,因為他,機(jī)器人成了一個全球性產(chǎn)業(yè),可見其對于機(jī)器人發(fā)展之至關(guān)重要。那么機(jī)器人浩浩蕩蕩的發(fā)展史上,還有哪些偉大的事件值得我們?nèi)チ私獾哪兀?/p>

首先科普一下什么是機(jī)器人。中國科學(xué)家對機(jī)器人的定義是:“機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器,所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力。它既可以接受人類指揮,又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

古代機(jī)器人

戰(zhàn)國時能歌善舞的人工伶人

機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人的問世都是近幾十年的事。然而人們對機(jī)器人的幻想與追求卻已有3000多年的歷史。人類希望制造一種像人一樣的機(jī)器,以便代替人類完成各種工作。

據(jù)戰(zhàn)國時期記述官營手工業(yè)的《考工記》一則寓言記載,中國的偃師(古代一種職業(yè))用動物皮、木頭、樹脂制出了能歌善舞的伶人,不僅外貌完全像一個真人,而且還有思想感情,甚至有了情欲。這雖然是寓言中的幻想,但其利用了戰(zhàn)國當(dāng)時的科技成果,也是中國最早記載的木頭機(jī)器人雛形。

達(dá)芬奇設(shè)計出的初級機(jī)器人

看過《達(dá)芬奇密碼》的人也許都知道,達(dá)芬奇不僅是個畫家,還精于機(jī)械。

500多年前,達(dá)芬奇在人體解剖學(xué)的知識基礎(chǔ)上利用木頭、皮革和金屬外殼設(shè)計出了初級機(jī)器人。根據(jù)記載,這個機(jī)器人以齒輪作為驅(qū)動裝置,肌體間連接傳動桿,不僅可以完成一些簡單動作,還能發(fā)聲,因為內(nèi)部還配置了自動鼓裝置。不過,現(xiàn)代人并不能確定達(dá)芬奇是否真的造出了這個機(jī)器人,但根據(jù)其設(shè)計倒是可以還原出堪稱世界上第一個人性機(jī)械的“鐵甲騎士”。

同樣是利用齒輪和發(fā)條的原理,19世紀(jì)時,瑞士的鐘表匠還發(fā)明了會寫字的機(jī)器人。其實,包括今天的少年創(chuàng)客教程中,許多發(fā)明依舊利用齒輪傳動原理,不同的是多了個馬達(dá)來做驅(qū)動。

從戰(zhàn)國到文藝復(fù)興之間的時候,我國一些發(fā)明家也設(shè)計出了許多機(jī)械設(shè)備,比如諸葛亮早出的帶有傳動裝置的“木流牛馬”機(jī)器馬車,用于運(yùn)送軍糧。此外還有張衡發(fā)明的計里鼓車,能夠自動計算車程并予以擊鼓提醒。

具有生物功能的機(jī)器鴨

據(jù)維基百科資料,1738年,法國技師杰克·戴·瓦克遜發(fā)明了一只機(jī)器鴨,它會嘎嘎叫,會游泳和喝水,還會進(jìn)食和排泄。這只機(jī)器鴨主要被用于醫(yī)學(xué)研究。

第一個遙控系統(tǒng)

最早的遙控裝置是19世紀(jì)晚期得到展示的魚雷控制裝置Brennantorpedo。該裝置發(fā)明于1897年,是世界上第一個實踐性的導(dǎo)彈控制裝置,而后來世界的設(shè)備中,無線遙控系統(tǒng)無論是在機(jī)器人還是其他領(lǐng)域都得到普及性應(yīng)用。

人形機(jī)器人的誕生

“機(jī)器人”一詞最早出現(xiàn)在捷克作家Karel?apek1921年的作品中,用來形容虛構(gòu)的機(jī)器人角色。

基于前人的技術(shù),1927年美國西屋公司工程師溫茲利制造了第一個機(jī)器人“Televox”,并在紐約舉行的世界博覽會上展出。它是一個電動機(jī)器人,裝有無線電發(fā)報機(jī),可以回答一些問題,但該機(jī)器人不能走動。

1928年,W.H.Richards發(fā)明出第一個人形機(jī)器人。這個機(jī)器人內(nèi)置了馬達(dá)裝置,能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制及聲頻控制。

同樣在1928年,日本生物學(xué)家MakotoNishimura研發(fā)出了本土的第一個機(jī)器人Gakutensoku。

現(xiàn)代自主型機(jī)器人研究

現(xiàn)代型機(jī)器人的研究發(fā)展從20世紀(jì)中期開始。當(dāng)時由于計算機(jī)技術(shù)的突破性進(jìn)展及原子能的開發(fā)需求,能夠投入生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。其中計算機(jī)技術(shù)是機(jī)器人自動化操作的支撐,而充滿放射性的原子能

機(jī)器人學(xué)三大法則

1942年,美國著名科幻小說家、文學(xué)評論家艾薩克·阿西莫夫(IsaacAsimov)在作品《我,機(jī)器人》中提出了“機(jī)器人學(xué)三定律”,該理論被稱為“現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)的基石”。恩格爾伯格第一次遇見GeorgeDevol時就討論了這個哲學(xué)原理。

阿西莫夫提出:

第一法則:機(jī)器人不得傷害人類,或坐視人類受到傷害;

第二法則:除非違背第一法則,機(jī)器人必須服從人類的命令;

第三法則在不違背第一及第二法則下,機(jī)器人必須保護(hù)自己。

能夠工作的機(jī)器人Unimate

1954年美國GeorgeDevol最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念,并申請了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié),利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教,機(jī)器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這是世界第一臺可編程的機(jī)器人,其于1961年投入到通用汽車生產(chǎn)線上開始參與工作。

Unimate采用的控制方式稱為“示教再現(xiàn)機(jī)器人”,現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人大多仍然沿用這種控制方式。

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化

有了GeorgeDevol的專利技術(shù),恩格爾伯格創(chuàng)立了世界第一家機(jī)器人公司Unimation。利用喬治·德沃爾所授權(quán)的專利技術(shù),Unimation公司在1959年研制出了世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人。

機(jī)器人行業(yè)協(xié)會在聲明中表示:“因為恩格爾伯格,機(jī)器人成了一個全球性產(chǎn)業(yè)。”

“你認(rèn)為機(jī)器人能做到這一點(diǎn)嗎?”恩格爾伯格的這一問題激勵著許多的研究人員,他們一起讓機(jī)器人推廣至全球應(yīng)用。

麻省理工的機(jī)器人研究

1959年,美國麻省理工學(xué)院(MIT)的伺服系統(tǒng)實驗室(TheServomechanismsLaboratory)展示了機(jī)器人生產(chǎn)的技術(shù)?;谟嬎銠C(jī)輔助的機(jī)器人成功制造出一個煙灰缸

1965年,美國麻省理工學(xué)院(MIT)的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機(jī)器人系統(tǒng)。

1969年日本早稻田大學(xué)加藤一郎實驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。加藤一郎長期致力于研究仿人機(jī)器人,被譽(yù)為“仿人機(jī)器人之父”。

堪稱世界上最先進(jìn)的機(jī)器人之一的Atlas軍事機(jī)器人

1992年從麻省理工學(xué)院分離出來的波士頓動力公司(已被谷歌收至麾下)相繼研發(fā)出能夠直立行走的軍事機(jī)器人Atlas以及四足全地形機(jī)器人“大狗”、“機(jī)器貓”等,令人嘆為觀止。

Atlas機(jī)器人,身高1.9米,擁有健全的四肢和軀干,配備28個液壓關(guān)節(jié),頭部內(nèi)置包括立體照相機(jī)和激光測距儀,除了空手道,佛羅里達(dá)人機(jī)交互協(xié)會的研究員們甚至編寫了內(nèi)置軟件讓Atlas可以開車。因此,Atlas絕對稱得上是世界上最先進(jìn)的機(jī)器人之一。

日本的娛樂服務(wù)機(jī)器人

機(jī)器人阿西莫(ASIMO)

上世紀(jì)中期,日本一直致力于研發(fā)人形機(jī)器人。最初,由于勞動力的不足,日本的機(jī)器人事業(yè)以工業(yè)機(jī)器人為主;后來由于人口老年化問題嚴(yán)重,則轉(zhuǎn)向服務(wù)型和娛樂型。

1969年,日本早稻田大學(xué)加藤一郎實驗室研發(fā)出第一臺以雙腳走路的機(jī)器人。到了1980年,工業(yè)機(jī)器人真正在日本普及——是普及,發(fā)展程度非其他國家可比擬。

日本著名的機(jī)器人有進(jìn)入2000年前后索尼公司推出的機(jī)器狗“愛寶”(AIBO)、本田汽車公司研發(fā)的人形機(jī)器人阿西莫(ASIMO),后者能夠以接近人類的姿態(tài)走路和奔跑。

走向宇宙的機(jī)器宇航員

如今機(jī)器人發(fā)展的特點(diǎn)可概括為:橫向上——應(yīng)用面越來越寬。除了應(yīng)對日常的生產(chǎn)和生活,科學(xué)家們還希望機(jī)器人能夠勝任更多的工作,包括探測外太空。

2012年,美國“發(fā)現(xiàn)號”成功將首臺人形機(jī)器人送入國際空間站。這位機(jī)器宇航員被命名為“R2”。R2活動范圍接近于人類,并可以像宇航員一樣執(zhí)行一些比較危險的任務(wù)。

人工智能機(jī)器人向深度學(xué)習(xí)突破

如今耳熟能詳?shù)?ldquo;人工智能”、“深度學(xué)習(xí)”事實上在過去的三十年中便有了不少的研究。而隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,以數(shù)據(jù)為依托的深度學(xué)習(xí)技術(shù)才取得突破性的發(fā)展,比如語音識別、圖像識別、人機(jī)交互等。人工智能機(jī)器人的典型代表,有IBM的“沃森”、Pepper等。在未來的機(jī)器人技術(shù)研究中,深度學(xué)習(xí)仍然是一大趨勢。

 

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