造不出来,未来20年也造不出来。也没有人会去像终结者这方向去努力,研发机器人

也许你想象的机器人是这样样子的:

以现在的科技水平能不能造出跟终结者一样的人工控制型人形机器人?-编程之家

(PS:这个是后期合成的,并非真实的atlas机器人)

我们来看看真是的机器人最高水平是什么样子了?

看机器人的发展其实要分开为两条路看:一条是运动学方向,一条是人工智能的方向。同属化的讲:一个能否让机器人像人一样思考,具备智慧。一个是能否让机器认像人一样做各种动作。

全球按照产业来说也是这两大领域分开发展的:

1、运动学,有人说是仿生学。其实运动学更为贴切一点。代表波士顿动力ALTAS,本田ASIMO,丰田的TH-3。

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波士顿动力机器人ATLAS

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本田的ASIMO机器人

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ASIMO踢足球

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丰田TH-3

运动学的方向的看法,说白了就是研究机器人如何能够强量化的状态下,实现各类动作运动自如,赶上人类,甚至后期超越人类。

这类也就可以细分为:导航,驱动控制,运动学算法,储能系统,能量管理系统,以及机械执行机构等细分类小门类。当然我这里也说的不全。

这是一个多学科,多行业交叉的行业,并不是一个单点突破就能够实现跨越式飞跃的领域。

(1)导航方面,目前采用的两类机器人视觉+激光导航相结合的方式。

机器人视觉方面如今3D视觉在核心数据处理方面,需要强大的处理器,相比于2D图像的智能识别更为复杂。现在我们接触到的大量的图像智能,还是平面的2D图像。说白了是照片,但是你要想做到人眼一样的3D识别,需要更为强大的计算力。目前3D的应用,还处在初步的导入和完善阶段。3D的成熟,少说还要花10年的时间。

得益于无人驾驶的发展,激光导航技术起步速度非常快,但是单纯的激光导航,也只是让机器人知道哪里有障碍物,需要避障,哪边路不平,需要调整姿态。

因此,机器人的导航,基本都是采用的视觉+激光导航的技术。这两个技术也只是在这两年才趋向于成熟。

想让机器人看到什么都有反馈,那是人工智能的事情,说白了,就是接受外部的各类感知那是人工智能的训练和学习。我们后面详细说。

(2)驱动系统。

最早开始的人性机器人采用的是液压系统,那已经是1960年代的事情了,如今基本上对机械运动的反应性要求更高了。都采用的是液压和伺服驱动结合的方式。运动控制器+伺服电机(直线电机或者直流伺服电机),这就要求对于运动控制的难度提高几个等级。我们举一个例子,为了实现整个身体协调,四肢,驱赶都采用伺服电机驱动,按照atlas的关节计算,至少有18个轴。运动控制器领域能够控制18个轴的是有不少。但是你要完成同步控制,还要完成震动抑制(说白了就是不要让机器人抖动,那毕竟是一个机械的铁疙瘩),就需要运动控制器的功能不单单要包含所谓的轨迹规划功能,还要完成图形解析,以及各类外部传感反馈的相应力矩调整的功能。

有难度,不过确实有人能做出来!但是ATLAS的进步,也只是刚刚进入模仿人类的第一步,距离人类还有至少20年的努力光景。

(3)储能及能量管理系统

想要依靠太阳光实现能量补充,基本是不可能的。如果真的想实现机器人的永久动力,那就只有一个办法:核能。说到核能,人类到现在都没有完成聚变能源的有效利用。更别说如此小型化的储能管控。那退而求其次,就只有电池了。说到电池,要去你去看看你家电动车,他能不能充电一分钟,跑半年?

说完硬件领域,其实核心的在于,运动控制芯片也需要非常强大的性能。甚至在我看来,专门针对机器人运动控制的操控,就需要一套专门的操作系统。这又是需要很多年才能发展起来的。

人工智能是机器人的大脑——人工智能是时间和数据来训练的

不管是语言智能,图像智能,还有所谓的机器人深度学习,都是机器人大脑的组成部分。目前来说在机器人深度学习领域,以谷歌alpha go为代表的机器人,也只是能做到基础的逻辑判断简单处理,并不能达到如人类一般对超级数据信息的各类综合。

说白了,如果真的出现接近人类的人工智能,那也是人类深度训练了至少有10年-20年乃至更多年的人工智能。这个谷歌,facebool,亚马逊,微软都在做,都在训练自己的人工智能。看过《生化危机》的应该都知道有一个中央控制电脑,我告诉你,即使真的出现这个玩意,那也不是制造出来的,而是人类不断训练孵化出来的。

此外,人类为什么不会制造这类机器人?

因为,让人类流通的,并且代理人类价值的物品是钱。没有前景的东西,没人会做的。不然你以为波士顿动力为什么会被谷歌卖掉,并且软银如此高调的允许波士顿动力宣传,这一切都是商业化发展的需要。很多朋友有,政府会做!其实不会,因为性价比太低。未来能出现的地方,一定是商业市场,因为这是一个商业技术主导的产品。

科技的进步是服务于人类的,它必须在人的管辖可控范围内,而不是朝着战争,甚至是往人类自相残杀的方向上发展,电影和现实是不能混为一谈的。

我们先来看下,2021年世界上最先进的几款人形机器人代表:

一、ASIMO

高1.3米,定位是一款未来能够在人类社会环境中工作的服务机器人。不仅仅可以稳定的行走,还能上楼梯、单脚跳、踢足球、以时速9公里的速度奔跑。ASIMO的关节能像人一样运动,可以模拟人做出各种各样的动作。

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二、Atlas机器人

是一款两足人形机器人,最初由Google旗下的Boston Mechanics于2013年在政府资助下开发。Atlas可以跑步、跳跃和后退..但它不太可能在近期内甚至遥远的未来出现在美国家庭中。该公司大部分超级秘密的工作都在致力于建造军事援助机器人。

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三、Kuratas

它是日本机器人爱好者团体“水道桥重工”(Suidobashi Heavy Industries)的作品,高4米,重4吨。就像电影里由人类操控的机器人那样,Kuratas 里面有个驾驶座,可以坐一个人,而这个驾驶员可以通过触摸屏的界面操作控制 Kuratas。同时,Kuratas 的手臂处还可以配备机关枪、火箭发射器,显然这家伙放在军事应用也是可以的。目前 Kuratas 有在售卖,价格130万美元(近870万人民币)。

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四、HRP-4C

HRP-4C 其实更像一个用于娱乐的机器人。由日本产业技术综合研究所研发,HRP-4C 有着年轻亚洲女孩的相貌和苗条身材,会说话,表情丰富,关键是能歌善舞,在娱乐界的仿人机器人中,算是翘楚了,据说和美国总统也会过面。

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五、Surena IV

伊朗推出迄今为止最先进的类人机器人,一个由50多名研究人员组成的团队在德黑兰大学先进系统和技术中心(CAST)建造了Surena IV,Surena IV有更多的运动轴,额外的12自由度,大部分在手上,使总体达到了43自由度。CAST团队重新设计了几个组件,开发了新的轻量级结构元素和小而强大的定制执行器。因此,这款身高1.7米、重68公斤的新机器人比Surena III(1.9米和98公斤)更轻、更紧凑。可以展示攀爬和踢球等技能。

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从世界各国的研究的机器人的技术发展可以看出,大部分的机器人都是模仿人类的基本行走、攀爬、搬东西等,而不是说研究出一个可以格斗之类的功能。

而更多的机器人研发方向是往工业方向发展,投资者最初的目的也是为了盈利,机器人要投入于生产比走进家庭中的回报率高太多,因此,在未来的几十年内都会是如此。

至于像电影出现终结者那样,更是不现实,机器的人工智能现在远远还未能超越人的大脑,不会有任何的情感,更不会产生叛变等

还需更加明确的开发方向,但基础已经具备。如果说阿尔法狗是对人类智力的碾压,那么,波士顿动力研发的机器人,正在挑战的是仿生学。

波士顿动力公司(Boston Dynamics)一致在专注于机器人的研发,每一次波士顿动力放出视频都会引起网友的围观惊叹,包括机器狗开门,户外慢跑跨越障碍,爬楼梯、避让行人、判断路径等都不在话下。

旗下 ATLAS的表现无疑震惊了不少人,功能型人型机器人能够在各种情况下保持身体的稳定性,这对于人型机器人发展的意义不言而喻。

二、ATLAS的发展历程

2008年3月18日,波士顿动力公司释放了一段关于新一代的机械狗的录像,在这个录像当中,机械狗能够穿越结冰地面,并且能够在被侧踹之后恢复平衡。

2013年7月11日,ATLAS首次向公众亮相,还比较笨拙,步履蹒跚,就像人类的幼儿。需要外接电源,拖着长长的尾巴,后来经过改进去掉了外接电源,走起路来常摔跟头。

2016年2月份,当Atlas机器人再次出现在人们的视野中时,它变了,它已经可以完成独立雪地行走,平衡能力已经很强大了,摔倒了还能爬起来,还能主动打开房门,已经可以搬运货物,

2017年11月,再次出现时,它的技术推进速度开始让人震惊。展示了一波双腿跳远,双腿立定跳高,还有后空翻技能。

2018年5月份Atlas机器人再次升级,惊呆了。它可以野外在草地上慢跑了,轻松跨过类似于横木的障碍物。Atlas的的腿,伺服和液压线已经都嵌入到了结构中。Atlas不仅能够单脚跃过障碍物,还可以连续跳上多层平台。

2019年9月24日,波士顿动力公司在网上公布了双足机器人Atlas最新进展视频。继表演跑酷、后空翻等绝技之后,Atlas又掌握了一项新技能:体操。

三、设计理念

Atlas 看上去就和一个人一样,而 SpotMini 就像是一条狗。

波士顿动力在说明中指出:这个测试,不会刺激或者伤害机器人。

不会刺激,应该是说即便以不优雅的行为对待机器狗,它也不会被激怒反扑到你身上。

不会伤害,代表即便是激烈的干扰行为,也没有对机器人的硬件以及软件系统造成损害。

波士顿动力并不过分追求毫厘之间的精确度,他们追求的是功能的精确性。Atlas 是亚稳态的,因此它在绝大多数时候都是稳定的。处于亚稳态,意味着 Atlas 需要像人类一样保持直立。但即便是 Atlas 所做的后空翻,也只需要 “非常粗略的计算”。当它着陆时,它会对计算做出修正,不需要完美无缺,足够好就行了。

四、ATLAS中蕴含的算法

众所周知,动物最常见的运动方式是节律运动,即按照一定的节奏、有力度地重复、协调、持续进行的动作,是低级神经中枢的自激行为。生物学上,动物的节律运动控制区被认为是分层并且模块化的,其控制以中枢模式发生器为中心,既可以接受来自高层的高级神经中枢的主观控制,也可以响应来自躯体各种感受器官的反射,这就是CPG控制机理。

前人已经按照CPG控制机理建立了不同形式的数学模型,它们能够产生的周期振荡的信号,使其能够满足节律运动的特点。

目前比较经典的CPG模型可划分为以下两大类:

基于神经元的模型:Matsuoka神经元震荡模型、Kimura模型等,该类模型生物学意义明确,但参数较多,动态特性分析比较复杂。

基于非线性振荡器的模型:Kuramoto相位振荡器、Hopf谐波振荡器等,该类模型参数较少,模型比较成熟。

在保证能够输出稳定的周期性震荡信号的前提下,那些形式简单、参数较少、计算量小、便于分析、易于实现的CPG模型是更好的选择。根据这一个原则,我们选取了HOPF振荡器作为CPG的单元模型。

完全可以造出来!