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【新奇特】家家都有機(jī)器人
編輯：Sophie2013-12-17 瀏覽次數(shù)：762
32年前，比爾·蓋茨毅然棄學(xué)，創(chuàng)立微軟，成為個人電腦普及革命的領(lǐng)軍人物；30年后的今天，他預(yù)言，機(jī)器人即將重復(fù)個人電腦崛起的道路。點燃機(jī)器人普及的“導(dǎo)火索”，這場革命必將與個人電腦一樣，徹底改變這個時代的生活方式。
撰文 比爾·蓋茨（Bill Gates）
翻譯 郭凱聲
我們站在時代的節(jié)點：一個嶄新的產(chǎn)業(yè)即將崛起。若干開創(chuàng)性的新技術(shù)為這個產(chǎn)業(yè)的崛起奠定了基礎(chǔ)；幾家口碑頗佳的企業(yè)提供了極為專業(yè)的商品；一大批新公司迅速壯大，致力于制造新式玩具、為發(fā)燒友提供配件，還出售其他各種有趣的利基產(chǎn)品。然而，它也是一個高度分散、各自為政的行業(yè)，幾乎沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或平臺。這個行業(yè)的開發(fā)項目復(fù)雜、進(jìn)展緩慢，可投入實際應(yīng)用的成果寥若晨星。實際上，盡管它的發(fā)展令人振奮，前途一片光明，但誰也說不準(zhǔn)這個行業(yè)何時才能成長到臨界質(zhì)量，甚至連它是否會達(dá)到臨界點都無人知曉。不過，只要能發(fā)展到臨界點，它就可能會徹底改變這個世界。
毋庸置疑，人們可以用上面這段話來描述20世紀(jì)70年代中期的計算機(jī)行業(yè)，那時我和保羅·艾倫（Paul Allen）才剛剛創(chuàng)建微軟公司。那個年代的大型計算機(jī)體型臃腫、造價高昂，通常是在大型公司、政府部門和其他各種機(jī)構(gòu)中用于后臺操作，支持日常運轉(zhuǎn)。頂級大學(xué)和工業(yè)實驗室研究人員正忙于打造基礎(chǔ)組件，為信息時代的到來開辟道路。英特爾公司剛剛推出8080微處理器，而現(xiàn)代家庭電子游戲的鼻祖阿塔里公司（Atari）還在兜售風(fēng)靡一時的乒乓球電子游戲Pong。發(fā)燒友自發(fā)組織了俱樂部，千方百計地想找出這項新技術(shù)究竟能做點什么。
不過，此刻我心里所想的并不是那些往事，而是現(xiàn)在機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展――目前這個領(lǐng)域的狀況與30年前的電腦行業(yè)極為相似。今天在汽車裝配線上忙碌的一線機(jī)器人，正是當(dāng)年大型計算機(jī)的翻版。而機(jī)器人行業(yè)的利基產(chǎn)品也同樣種類繁多，比如協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行外科手術(shù)的機(jī)械臂、在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上負(fù)責(zé)排除路邊炸彈的偵察機(jī)器人、以及負(fù)責(zé)清掃地板的家用機(jī)器人。還有不少電子公司參照人、狗、恐龍的樣子制造機(jī)器人玩具，而發(fā)燒友們都迫切希望能弄到一套最新版的樂高（LEGO）機(jī)器人套件。
與此同時，一群堪稱全世界最聰明的人正設(shè)法解決機(jī)器人技術(shù)中最讓人頭疼的問題，比如視覺識別、導(dǎo)航及機(jī)器學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在看來勝利在望。2004年，美國國防部高級研究項目局（DARPA）主辦了首屆機(jī)器車挑戰(zhàn)大賽（Grand Challenge）。比賽在莫哈維沙漠上展開，全程142英里（約合227千米），路程崎嶇，看看誰能研制出第一輛能夠跑完全程的無人駕駛機(jī)器車。那次大賽上表現(xiàn)最好的參賽車才跑出7.4英里就偃旗息鼓了。然而，2005年的挑戰(zhàn)賽上，有5輛參賽車跑完全程，冠軍的平均時速還達(dá)到l9.l英里（參見《環(huán)球科學(xué)》2006年2月號W·韋特·吉布斯所著《無人戰(zhàn)車關(guān)鍵一步》一文）。在這方面，機(jī)器人行業(yè)與電腦行業(yè)也有驚人的相似之處：互聯(lián)網(wǎng)的鼻祖Arpanet網(wǎng)當(dāng)年也正是靠了高研局大把銀子的資助，才能順利“降生”。
機(jī)器人行業(yè)現(xiàn)今面臨的挑戰(zhàn)，也和30年前電腦行業(yè)遇到的問題如出一轍：機(jī)器人制造公司沒有統(tǒng)一的操作系統(tǒng)軟件，流行的應(yīng)用程序很難在五花八門的裝置上運行。機(jī)器人的處理器和其他硬件的標(biāo)準(zhǔn)化工作也未開始，在一臺機(jī)器人上使用的編程代碼，幾乎不可能在另一臺機(jī)器上發(fā)揮作用。如果有人想開發(fā)新的機(jī)器人，通常得從零開始。
雖然困難重重，但我跟涉足機(jī)器人技術(shù)的大學(xué)研究人員、實業(yè)家、發(fā)燒友，乃至高中生都談到過這方面的話題，他們那種知難而進(jìn)的激情和對未來的期許，令我不由回想起自己的經(jīng)歷。當(dāng)年我和保羅·艾倫一邊看著各種新技術(shù)相互融合，一邊夢想著將來有一天，家家戶戶的書桌上都擺著電腦?，F(xiàn)在，我看著多種技術(shù)發(fā)展的趨勢開始匯為一股推動機(jī)器人技術(shù)前進(jìn)的洪流，我完全能夠想象，機(jī)器人將成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?。我堅信，分布式計算、語音與視覺識別以及無線寬帶網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，將為我們開啟通向新一代自主式裝置的大門，使電腦不僅能在虛擬世界里大顯身手，還能代替我們執(zhí)行現(xiàn)實世界中的各項任務(wù)。或許我們很快將跨進(jìn)一個新時代，那時，電腦將走下辦公桌，通過它，我們能夠觀看、傾聽、觸摸，甚至操縱那些我們難以親自接觸的東西。
距離夢想有多遠(yuǎn) “機(jī)器人”(Robot)這個術(shù)語是1921年捷克劇作家卡雷爾·恰佩克（Carel Capek，l890年-l938年）首創(chuàng)的，很快就流行開來。不過，打造人形機(jī)器人的夢想，卻已延續(xù)了數(shù)千年之久。早在古希臘古羅馬的神話中，冶煉之神便開始用黃金打造機(jī)械仆人。公元1世紀(jì)，亞歷山大的赫倫（Heron，傳說這位杰出的工程師發(fā)明了第一臺蒸汽機(jī)）設(shè)計出一些令人嘆服的自動機(jī)器，據(jù)說其中一臺還能說話。另一位科技奇才達(dá)·芬奇l495年的草稿中夾著一張制作機(jī)械騎士的草圖，這位機(jī)器人騎士能坐能站，手腳還能活動。人們認(rèn)為這應(yīng)該是第一份人形機(jī)器人的設(shè)計圖。 1920年 1939年 1942年 1948年 1954年 1956年 1959年 1962年 1962年－1963年 1965年 1968年 1969年 1973年 1978年 1984年 1998年 1999年
制造機(jī)器人的夢想已經(jīng)延續(xù)了幾千年，形形色色的機(jī)器人在科幻故事里大行其道，不過現(xiàn)在的機(jī)器人連門和敞開的窗都很難區(qū)分開。
一個世紀(jì)以來，眾多風(fēng)靡一時的科幻作品――比如艾薩克·阿西莫夫的小說《我，機(jī)器人》（I，robot，又名《機(jī)械公敵》）、電影《星球大戰(zhàn)》以及電視劇《星際迷航》等陸續(xù)登場，使機(jī)器人成了大眾文化中司空見慣的角色。機(jī)器人在科幻世界中如此大行其道，表明公眾也認(rèn)同，有朝一日機(jī)器人將會融入我們的日常生活，成為我們的忠實助手乃至親密伴侶。然而，盡管目前機(jī)器人在汽車制造等行業(yè)中已成為關(guān)鍵角色（這些行業(yè)中，機(jī)器人與工人的數(shù)量比達(dá)到l∶l0左右），但想要達(dá)到科幻作品中的水平，還有很長的路要走。
要想讓電腦和機(jī)器人感知周圍的情況，并作出迅速準(zhǔn)確的反應(yīng)，難度之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人們的預(yù)期，這成了科幻與現(xiàn)實之間存在巨大差異的原因之一。事實證明，許多本領(lǐng)在人看來或許只是小菜一碟（比如根據(jù)房間里其他東西的位置調(diào)整自己的方位，對聲音作出反應(yīng)并解讀別人的談話，抓住大小不同、質(zhì)地各異、各種各樣的東西等），對機(jī)器人來說卻難于登天――它們甚至分不清打開的門和窗有何不同。
不過，研究人員已經(jīng)逐漸摸索出解決辦法。擁有超強(qiáng)處理能力的電腦日益普及，將為研究者排憂解難。20世紀(jì)70年代，一兆赫處理能力的成本超過7,000美元，今天卻只值幾美分；一兆比特的存儲容量，也經(jīng)歷了類似的價格暴跌。有了如此廉價的計算和存儲能力，科學(xué)家就能動用大量電腦資源，踢走那些阻礙機(jī)器人進(jìn)入現(xiàn)實世界的絆腳石。例如，語音識別程序已經(jīng)能相當(dāng)有把握地辨別單詞，但如何根據(jù)上下文悟出這些單詞的含義要難得多。可以預(yù)見，隨著電腦計算能力的持續(xù)提升，機(jī)器人設(shè)計師將借助越來越強(qiáng)的處理工具，輕松解決更為復(fù)雜的問題。
捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》中，根據(jù)Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik（波蘭文，原意為“工人”），創(chuàng)造出“機(jī)器人”這個詞。
美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機(jī)器人Elektro。它由電纜控制，可以行走，會說77個字，甚至可以抽煙，不過離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。
美國科幻巨匠阿西莫夫提出“機(jī)器人三定律”。雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造，但后來成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。
諾伯特·維納出版《控制論》，闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng)、感覺機(jī)能的共同規(guī)律，率先提出以計算機(jī)為核心的自動化工廠。
美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機(jī)器人，并注冊了專利。這種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作，因此具有通用性和靈活性。
在達(dá)特茅斯會議上，馬文·明斯基提出了他對智能機(jī)器的看法：智能機(jī)器“能夠創(chuàng)建周圍環(huán)境的抽象模型，如果遇到問題，能夠從抽象模型中尋找解決方法”。這個定義影響到以后30年智能機(jī)器人的研究方向。
德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人。隨后，成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠――Unimation公司。由于英格伯格對工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”。
美國AMF公司生產(chǎn)出“VERSTRAN”（意思是萬能搬運）,與Unimation公司生產(chǎn)的Unimate一樣成為真正商業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人，并出口到世界各國，掀起了全世界對機(jī)器人和機(jī)器人研究的熱潮。
傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性。人們試著在機(jī)器人上安裝各種各樣的傳感器，包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器，托莫維奇和博尼1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器，而麥卡錫1963年則開始在機(jī)器人中加入視覺傳感系統(tǒng)，并在1965年，幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器，能識別并定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。
約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室研制出Beast機(jī)器人。Beast已經(jīng)能通過聲納系統(tǒng)、光電管等裝置，根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀(jì)60年代中期開始，美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實驗室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。
美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機(jī)器人Shakey。它帶有視覺傳感器，能根據(jù)人的指令發(fā)現(xiàn)并抓取積木,不過控制它的計算機(jī)有一個房間那么大。Shakey可以算是世界第一臺智能機(jī)器人，拉開了第三代機(jī)器人研發(fā)的序幕。
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，被譽為“仿人機(jī)器人之父”。日本專家一向以研發(fā)仿人機(jī)器人和娛樂機(jī)器人的技術(shù)見長，后來更進(jìn)一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
世界上第一次機(jī)器人和小型計算機(jī)攜手合作，就誕生了美國Cincinnati Milacron公司的機(jī)器人T3。
美國Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。
英格伯格再推機(jī)器人Helpmate，這種機(jī)器人能在醫(yī)院里為病人送飯、送藥、送郵件。同年，他還預(yù)言：“我要讓機(jī)器人擦地板，做飯，出去幫我洗車，檢查安全”。
丹麥樂高公司推出機(jī)器人（Mind-storms）套件，讓機(jī)器人制造變得跟搭積木一樣，相對簡單又能任意拼裝，使機(jī)器人開始走入個人世界。
日本索尼公司推出犬型機(jī)器人愛寶（AIBO），當(dāng)即銷售一空，從此娛樂機(jī)器人成為目前機(jī)器人邁進(jìn)普通家庭的途徑之一。
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