如果我告訴你我今天看到了一個(gè)機(jī)器人，你會想到什么？什么是機(jī)器人？

這不是一個(gè)棘手的問題。

科幻小說中的機(jī)器人

因?yàn)槲覀円娺^很多機(jī)器人。我們見過 1956 年電影《禁忌星球》中的機(jī)器人羅比、《杰森一家》中的管家羅西、動畫巨人、20 世紀(jì) 70 年代末《星球大戰(zhàn)》中的 C-3PO 和 R2-D2、擎天柱、《星際迷航》中的數(shù)據(jù)、阿諾·施瓦辛格的 T- 800 終結(jié)者，或者后來的機(jī)器人，如《西部世界》中的瓦力、多洛雷斯（以及所有合成人），以及各種《星球大戰(zhàn)》衍生作品中的所有其他機(jī)器人。

多年來，所有這些共同構(gòu)建了我們對機(jī)器人的看法，至少在電影和電視中是這樣。

我們也熟悉這些機(jī)器人講述的故事。來自《星際迷航》的數(shù)據(jù)只是想變得更加人性化。來自奧維爾號的艾薩克是一個(gè)凱隆人，一個(gè)消滅有機(jī)生物的機(jī)器人種族。（然而，艾薩克的道路是一條救贖之路，因?yàn)樗且晃桓挥型樾牡膭P倫，幫助扭轉(zhuǎn)了有機(jī)食品的潮流。） 星球大戰(zhàn)機(jī)器人，尤其是那些為推銷而設(shè)計(jì)的機(jī)器人，已經(jīng)成為他們有機(jī)伙伴的朋友和伙伴。

還有許多一心想要?dú)绲男皭簷C(jī)器人，比如奧創(chuàng)；哈爾 9000；《神秘博士》中的戴立克和網(wǎng)絡(luò)人；終結(jié)者機(jī)器人的各種化身；《星際迷航》中的《Nomad》、《Lore》、《花生禮籃》和《Control》；以及星球大戰(zhàn)中的一系列機(jī)器人。

這些機(jī)器人都為作家提供了將人類的特征和問題反映到機(jī)械生物身上的機(jī)會，并探討在創(chuàng)造人工生命時(shí)會發(fā)生什么，無論是否受到大多數(shù)人類的道德約束。

但機(jī)器人存在于現(xiàn)實(shí)世界中。而且他們的行為不像 C-3PO 或數(shù)據(jù)先生。相反，它們的范圍從巨型自動化工廠到汽車焊接機(jī)器人，從 3D 打印機(jī)到兒童玩具。是什么讓這些機(jī)器人成為……機(jī)器人？它們與科幻小說中的機(jī)器人有何不同？

首先，科幻小說中的機(jī)器人通常是完全自主的?！缎请H迷航：下一代》中的數(shù)據(jù)先生和《星際迷航航海者》中的醫(yī)生（全息人工智能）甚至被宣布為虛構(gòu)聯(lián)邦眼中的合法人物。沒有人聲稱我朋友的特斯拉在法律上是一個(gè)人。

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事實(shí)上，汽車行業(yè)已經(jīng)制定了一套定義機(jī)器人車輛“自主性”的理想標(biāo)準(zhǔn)，我們也可以將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于其他機(jī)器人。SAE J3016 標(biāo)準(zhǔn)有六個(gè)級別：級別 0、1 和 2 描述自動化限制，而級別 3、4 和 5 描述更完全自主的功能：

正如您所看到的，藍(lán)色標(biāo)準(zhǔn)指定人類駕駛員必須仍然處于控制狀態(tài)，即使有汽車協(xié)助，而綠色標(biāo)準(zhǔn)指定（主要）汽車能夠做出所有必要的決定。

我們今天擁有的大多數(shù)現(xiàn)實(shí)世界的機(jī)器人都屬于光譜的藍(lán)色一側(cè)。這就是為什么我使用“自動化”與“自主”這兩個(gè)術(shù)語來區(qū)分機(jī)器人的功能。盡管這兩個(gè)詞聽起來很相似，但它們的區(qū)別如下：

• 自動化系統(tǒng)遵循預(yù)定義的規(guī)則來執(zhí)行特定任務(wù)。
• 自治系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行、做出決策并適應(yīng)新情況。

我認(rèn)為，今天，大多數(shù)機(jī)器人只是在現(xiàn)實(shí)世界中具有一定程度運(yùn)動的自動化設(shè)備。他們執(zhí)行一系列步驟，可能根據(jù)某些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改。（例如，3D 打印機(jī)在耗材耗盡時(shí)會停止打印，只有在加載更多材料后才會恢復(fù)打印。）自主設(shè)備包括 C-3PO、Mr. Data、T-800 或亞馬遜的無人化夢想送貨機(jī)器人。

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現(xiàn)在，我們在自動化方面做得非常非常好。自主，沒那么多。但我們正在實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

巨大的動態(tài)范圍

今天的機(jī)器人盡管不像數(shù)據(jù)先生那樣多才多藝，但通常非常有用且功能齊全。

其中包括工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍事和國防機(jī)器人、家用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、太空探索和維護(hù)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、零售機(jī)器人、水下機(jī)器人以及幫助人們遠(yuǎn)程參與活動的遠(yuǎn)程呈現(xiàn)機(jī)器人。

我個(gè)人的興趣主要集中在創(chuàng)客和愛好者可以使用的機(jī)器人上，這些機(jī)器人可以使個(gè)人能夠構(gòu)建、設(shè)計(jì)和原型項(xiàng)目，而以前只有那些擁有滿是制造機(jī)械的商店的人才可以實(shí)現(xiàn)。

我說的是3D 打印機(jī)，它利用熔融塑料層來構(gòu)建物體；CNC 設(shè)備，通常切割、雕刻和去除木材或金屬來制造物體；激光切割機(jī)，非常適合標(biāo)志切割、雕刻以及制造非常詳細(xì)的零件和電路板；甚至還有乙烯基切割機(jī)，用于仔細(xì)切割輕質(zhì)、柔性材料，形成復(fù)雜的圖案。

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這些機(jī)器使用 CAD 軟件進(jìn)行編程，以定義（也稱為設(shè)計(jì)）正在構(gòu)建的對象。然后，這些設(shè)計(jì)被轉(zhuǎn)換為一系列運(yùn)動指令，指導(dǎo)機(jī)器進(jìn)行重復(fù)、復(fù)雜的運(yùn)動。

例如，我使用 CNC 制作了一系列相同的定制整理架，用于零件存儲。

當(dāng)我設(shè)計(jì)和組裝整理器時(shí)，機(jī)器人變成了力量倍增器，雕刻出的架子固定功能，這一過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我的木工技能范圍，我的木工技能主要限于錘釘子和擰螺絲。

今天的機(jī)器人具有巨大的動態(tài)范圍，從兒童學(xué)習(xí)玩具到像亞馬遜智能倉庫這樣極其復(fù)雜和巨大的東西。每個(gè)倉庫都包含數(shù)千個(gè)機(jī)器人，但由于它們都相互協(xié)調(diào)工作，整個(gè)倉庫本身就可以被視為一個(gè)巨型機(jī)器人。

自治范圍

讓我們回到自動化機(jī)器人與自主機(jī)器人的討論。自動化機(jī)器人可以執(zhí)行一組任務(wù)，通常由人類操作員監(jiān)督（或至少定期檢查）。

我的 3D 打印機(jī)就是一個(gè)很好的例子。當(dāng)我在 CAD 軟件中創(chuàng)建設(shè)計(jì)，然后將該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為 gcode 時(shí)，我創(chuàng)建的是一系列運(yùn)動指令。說明指定打印頭的 X 和 Y 位置，以及擠出機(jī)需要多高才能考慮到不斷添加的層。說明書還指定了擠出機(jī)的溫度，確定塑料熔化到前一層上的速度和平穩(wěn)程度。

通常，我會開始打印，然后通過攝像頭進(jìn)行監(jiān)控。在打印失敗或打印機(jī)決定將熔融塑料噴射到空氣中的情況并不罕見，我通常會足夠快地抓住它，沖進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室，然后取消打印。打印機(jī)是自動化的——它遵循指令—— 但這個(gè)過程沒有任何自主性。

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較新的打印機(jī)正在集成一些人工智能：相機(jī)將圖像輸入處理器，處理器使用一些機(jī)器學(xué)習(xí)來檢查每個(gè)圖像并確定是否存在故障情況。雖然機(jī)器無法修復(fù)這些故障，但機(jī)器學(xué)習(xí)可以關(guān)閉流程，防止材料損失和可能的安全隱患。

當(dāng)你參觀亞馬遜的工廠時(shí)，你會看到更多的機(jī)器人。推車機(jī)器人沿著地板移動，運(yùn)送產(chǎn)品。其中大多數(shù)是自動化的，而不是自主的。但亞馬遜極其復(fù)雜的輸送系統(tǒng)確實(shí)擁有智能成像系統(tǒng)，可以在產(chǎn)品經(jīng)過時(shí)對其進(jìn)行觀察，并對經(jīng)過的物體做出一些決定。在這里，我們開始看到更多在沒有人工監(jiān)督的情況下進(jìn)行管理的跡象。

我有一架無人機(jī)，它也表現(xiàn)出一些自主行為。如果在通過手持控制器指揮它時(shí)，我將其發(fā)送到無線電范圍之外，無人機(jī)本身就會接管。它將規(guī)劃一條返回原點(diǎn)的路線，反轉(zhuǎn)路線，避開樹木和電線等障礙物，然后在沒有任何互動的情況下自行回家。當(dāng)它感覺到電池電量太低而無法繼續(xù)飛行時(shí)，它會執(zhí)行相同的行為。

在這三個(gè)示例（人工智能輔助 3D 打印機(jī)監(jiān)控、倉庫輸送機(jī)監(jiān)控和返航航班）中，我們看到了作為大部分自動化系統(tǒng)的擴(kuò)展而構(gòu)建的自主行為。我認(rèn)為這就是我們將看到自主功能推出的方式。它們將適用于具體情況，直到考慮到越來越多的情況。

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較終，您將能夠爬進(jìn)車?yán)铮谲囕v載您前往距離您辦公室較近的星巴克時(shí)多睡 45 分鐘。但正如我們之前討論的 SAE 駕駛自動化級別圖表所示，5 級是一大進(jìn)步。那時(shí)，我們相信車輛能夠處理任何和所有道路狀況，并智能、仔細(xì)、快速和安全地做出響應(yīng)。大多數(shù)認(rèn)為，我們將在 2030 年之后的某個(gè)時(shí)候開始看到具有此功能的汽車。

當(dāng) ChatGPT 犯了一個(gè)知名的幻覺錯誤時(shí)，這只是令人煩惱的——如果有人在某些寫作中使用該材料，可能會令人尷尬。但如果機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)世界中操作時(shí)出現(xiàn)失誤，身體可能會出現(xiàn)問題，甚至致命。由于風(fēng)險(xiǎn)很高，因此不僅在開發(fā)完全自主的系統(tǒng)時(shí)需要更加小心，而且在這些系統(tǒng)的暫存和發(fā)布方面也需要更加小心，以確保它們在我們的共享環(huán)境中安全地釋放。

展望：明天的機(jī)器人

讓我們回顧一下我們的三個(gè)主要結(jié)論：首先，科幻小說為我們描繪了一幅既具有警示意義又令人向往的機(jī)器人形象，但不一定實(shí)用。其次，現(xiàn)實(shí)世界中很多東西都可以被視為機(jī)器人。第三，現(xiàn)實(shí)世界中不同機(jī)器人的自主范圍可能有所不同。

乍一看，人工智能和機(jī)器人技術(shù)似乎有著千絲萬縷的聯(lián)系。但正如我們所見，人工智能可以告知機(jī)器人的全部、部分或全部功能，具體取決于所涉及的技術(shù)水平和機(jī)器人的用途。雖然對于制造機(jī)器人來說，知道它何時(shí)出現(xiàn)故障和停止是件好事，但我們從僅遵循 gcode 指令的自動化 CNC 設(shè)備和 3D 打印機(jī)中獲得了巨大的價(jià)值。

展望未來，我們將看到更多的自主系統(tǒng)。西門子對未來幾十年工廠的面貌有著令人著迷的愿景，它展示了許多與整個(gè)生產(chǎn)過程相互作用的自主系統(tǒng)。

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在娛樂角色的世界之外，機(jī)器人是復(fù)雜的機(jī)制，通過它們產(chǎn)生的價(jià)值來證明創(chuàng)造它們的成本和精力是合理的，無論是節(jié)省成本、節(jié)省時(shí)間、承擔(dān)其他困難流程的能力、在對人類危險(xiǎn)的環(huán)境，或強(qiáng)制倍增人類操作員努力的能力。

與現(xiàn)實(shí)世界交互并執(zhí)行自動化步驟的能力是參與機(jī)器人革??命的賭注。隨著我們不斷前進(jìn)，期望機(jī)器學(xué)習(xí)、智能視覺、生成式人工智能、傳統(tǒng)編程技能和機(jī)械設(shè)計(jì)能力之間的融合能夠打開新的大門，提供新的機(jī)會，并幫助各種規(guī)模和能力的機(jī)器人為我們提供更多幫助。

另一方面，如果——在未來的某一天——機(jī)器人開始大喊：“消滅！消滅！” ...好吧，那么... 危險(xiǎn)，威爾·羅賓遜， 比迪·比迪·比迪， 這些不是你要找的機(jī)器人。