逐漸靠近的人工智能

陳逸飛

摘 要：隨著智能化的發(fā)展，人們對機器人，尤其是智能機器人，以及將來可能出現(xiàn)的人工智能的關(guān)注度也越來越高，該文主要對智能機器人的發(fā)展史、現(xiàn)狀以及技術(shù)原理進行簡要介紹，并討論了智能機器人的主要發(fā)展方向以及可能給未來社會帶來的巨大影響。

關(guān)鍵詞：機器人 人工智能 發(fā)展 應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（c）-0028-02

機器人從出現(xiàn)到智能化伴隨著人類幾次技術(shù)革命，智能機器人也逐漸由最開始的理論模型，開始融入社會各領(lǐng)域，對人類社會發(fā)展起到重大作用。在人類社會生產(chǎn)力發(fā)展中，人們通過不斷創(chuàng)造新的工具，來延伸自身的肢體與組織，通過工具減輕自己的勞動負擔。在這期間，人類替代生產(chǎn)勞動力的工具也由簡單的生產(chǎn)工具，發(fā)展到代替人腦思考的“智能化”工具，顯示出人類獨特的智慧力量。作為高新技術(shù)的核心的智能技術(shù)，智能機器人能夠?qū)⑷斯ぶ悄芎腿祟愔橇Ω玫陌l(fā)揮出來，在將如今社會變得更加“智慧”的同時，也可能推動將來“智能革命”、“機器人革命”技術(shù)奇點的到來，最終迎來智能社會。

1 智能機器人定義及發(fā)展史

機器人，由聯(lián)合國標準化機構(gòu)使用的美國機器人協(xié)會的定義，它是一類“能夠編程和具有各種功能的，能夠用于運輸材料、工具等的操作機；或是為完成各種工作而能夠進行改變以及編程的專業(yè)系統(tǒng)”。也就是，機器人是一種憑借自身動力以及外界指令完成各項工作的一種機器。 其中，不同于只具有一般編程能力和操作功能的機器人，智能機器人特指具備感覺要素、運動要素、思考要素的智能化的機器人。

截止到目前，機器人技術(shù)的發(fā)展興起情況能夠分成三個時期。

第一代是能夠編程示教再現(xiàn)型機器人，具有的特點是機器人可以依據(jù)提前編制好的程序?qū)嵤┎粩嗟墓ぷ鳌?/p>

第二代機器人是擁有感觸功能以及自變化型的離線編程機器人，具有的特點是能夠依據(jù)工作時的具體情況變更作業(yè)內(nèi)容，也就是人們說的“知覺判斷機器人”。

第三代機器人即智能機器人，它具有非常多的傳感器，可以把許多種傳感器獲取的信息實施綜合分析，進而調(diào)節(jié)自己去應(yīng)對復雜境，有著非常大的自適應(yīng)能力以及學習能力。關(guān)于智能機器人的發(fā)展因為計算機技術(shù)、人工智能理論等的快速發(fā)展而得到了有力的促進，漸漸變?yōu)榱藱C器人技術(shù)未來的主流發(fā)展趨勢。

2 智能機器人技術(shù)原理

機器人技術(shù)是一種集中了計算機、控制論、機構(gòu)學、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學等各個學科而建立的高新技術(shù)，它包括了執(zhí)行單元、驅(qū)動模塊、檢測模塊、控制系統(tǒng)等部分。而如今，伴隨著計算機、電子信息技術(shù)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人技術(shù)的研發(fā)速率越來越快，智能化水平也逐漸提升，在各個領(lǐng)悟中都得到了很廣泛的應(yīng)用。并且，機器人里面應(yīng)用到的技術(shù)也越來越多，如多傳感器信息融合、路徑設(shè)定、機器人視覺、智能人機接口等。目前影響智能機器人性能的因素主要包括機器人的導航、定位、通訊、控制策略及體系結(jié)構(gòu)等，發(fā)展前景很大的三大熱門主題為：智能控制、路徑規(guī)劃和語音識別。

以語音識別為例，其目標是將輸入的不知名的語音波形識別為正確的詞、短語和句子。語音識別過程一般分為兩步：第一步，按時間序列對語音信號進行特征分析，提取出反映語音信號特征的信息；第二步，進行模型匹配，將輸入語音信息的特征矢量序列與識別器中原有的語音模型進行比較，并利用語法、語義等信息，得到最佳的識別效果。

3 智能機器人應(yīng)用價值

從全球范圍而言，因為國家的支持以及國防方面的需求，各國都不斷的進行人力物力的大量投入，因此智能機器人在軍事領(lǐng)域的研究與應(yīng)用非?；钴S，許多軍用智能機器人都可以投入實戰(zhàn)運用，比如偵察機器人、爆炸物處理機器人、步兵支援機器人等；通過對軍用智能機器人的研究，民用服務(wù)機器人也隨之迅速發(fā)展，美國、日本、德國、法國等國家的智能機器人水平都處于世界前列。以日本為例，日本一直比較重視民用智能機器人的發(fā)展，一般是在三個方面：首先是家務(wù)工作以及環(huán)境應(yīng)用，指包括個人機器人在內(nèi)的服務(wù)機器人及相關(guān)的家務(wù)勞動自動化機器人；二是生活支持應(yīng)用，主要是用來幫助老年人以及殘疾人；三是休閑、娛樂以及教育等方面。根據(jù)統(tǒng)計，在2000年日本個人機器人市場規(guī)模達到了250億日元，而在2005年為1 750億。

站在應(yīng)用的角度來說，可以分為水下和陸地兩大類。由于21世紀對于海洋開發(fā)的加快，近年來水下智能機器人得到了很大的發(fā)展，主要用于鋪設(shè)電纜、海底資源勘探以及打撈等工作；而陸地機器人的劃分就更加多樣化了，智能機器人在農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、娛樂、體育、服務(wù)業(yè)和軍事都有廣泛的應(yīng)用前景。試看以下例子。

（1）農(nóng)業(yè)：耕耘作業(yè)機器人、割草機器人、消毒和噴灑農(nóng)藥機器人等。

（2）體育：教練機器人、各類比賽機器人等。

（3）娛樂：歌手機器人、樂隊機器人、雜技機器人等。

（4）勘探：太空建設(shè)機器人、深?？疾鞕C器人、火星探測機器人、海底隧道建筑機器人、火山探測機器人等。

（5）醫(yī)療：康復機器人、手術(shù)機器人、護理機器人和疾病診斷機器人等。

（6）服務(wù)：清除太空垃圾機器人、消除海洋污染機器人、廚房機器人、機器人保姆等。

4 智能機器人在以后的發(fā)展方向

智能機器人是機器人發(fā)展中的一個十分重要的環(huán)節(jié)，擁有集體環(huán)境測定、動態(tài)決策和執(zhí)行、行為掌控多種功能。要將智能機器人發(fā)展成為真正的人工智能，仍需一些領(lǐng)域的重大突破。如多傳感器信息融合、基于神經(jīng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息融合等，以提升機器人對復雜環(huán)境的感知與決策能力。

多傳感器信息融合技術(shù)主要作用于協(xié)調(diào)綜合分布在機器人不同部位、感應(yīng)不同信息的傳感器測量數(shù)據(jù)，加以綜合，并消除不同傳感器間出現(xiàn)的冗余和沖突，減少不確定的情況，最終達到對物體以及環(huán)境相符合的描述。這些環(huán)節(jié)的完成都依賴于一個可靠、準確的算法，以對信息進行科學的判斷。多元信息為信息融合的加工目標，融合算法則屬于它的重點內(nèi)容。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過各個單元依據(jù)相應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)彼此連接構(gòu)成的一種能夠?qū)嵤┯嬎愕木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人們研究人工神經(jīng)系統(tǒng)的主要目的便是模擬人腦的信息處理機能，以達到制造人工智能的成效。因此，人工神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)表現(xiàn)出人腦具有的一些特性，主要有下列幾點。

（1）信息科儲存在不同區(qū)域，并且容量大，有著較強的容錯性。

（2）能夠?qū)χ苯荧@得的網(wǎng)絡(luò)信息實施并行處理。

（3）自主學習，自主組織的功能強。

（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行為屬于很多神經(jīng)元的一種集體行為，并非是一些單元的重復組合。

（5）神經(jīng)元能夠解決環(huán)境較為復雜，知識背景不清晰以及推理不確切的問題。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠利用相應(yīng)的算法進行學習，把傳感器信息實施融合，進而得到有效的參數(shù)，也能夠把知識規(guī)則變?yōu)閿?shù)字形式，方便補充數(shù)據(jù)庫；而且，因為不用建設(shè)科學合理的精確數(shù)學模型，對于各種環(huán)境情況有很強的適應(yīng)性，也可對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行快速處理，并且有很強的容錯性。

5 結(jié)語

通過了解機器人的發(fā)展歷史以及目前的情況，能夠發(fā)現(xiàn)機器人技術(shù)正不斷地向智能機器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展。然而在高速進步的同時，智能機器人的發(fā)展、人工智能的產(chǎn)生仍然面臨許多技術(shù)難題，例如上文所提到的多傳感器信息融合與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。伴隨著智能機器人的逐步完善，真正的人工智能也在逐步進入人們的生活，而如今所做的每一分努力都是這技術(shù)奇點來臨前的墊腳石。

參考文獻

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