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:
(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。
波士顿动力机器人ATLAS
本田的ASIMO机器人
ASIMO踢足球
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。
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。
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)。
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。
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。
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!