今朝的机械人曾经可以或许胜任准确、反复性的任务，但许多时刻，它还不克不及够灵巧地为新义务停止自我调剂，也不克不及敷衍一个不熟习的或不肯定的情形。不外，这些情形都在产生转变，机械人正在变得加倍智能。我们不由要问，让机械人完成智能的症结技巧究竟是甚么？这些技巧在比来十年会成长到甚么水平？全部家当的运用远景将会若何？ 跟着家用机械人的运用需求赓续增长，人工智能相干技巧赓续提高，硬件机能的增加，办事机械人最近几年来开端从试验室走向家庭，并从扫地机械人等单一功效向多功效的小我机械人成长。 01感知、认知和行动掌握 机械人的技巧依照平日的懂得分为三个部门，感知、认知和行动掌握。感知重要是基于视觉，听觉及各类传感器的信息处置；认知部门则担任更高层的语义处置，如推理，计划，记忆，进修等；行动掌握部门专门对机械人的行动停止掌握。 提到机械人，一个比来常常说起的词是人工智能。人工智能是用盘算机来完成相似于人的智能行动的一门学科。机械人自己等于人工智能的一个最终运用目的之一。所以谈到机械人，人们很轻易联想到人工智能。人工智能切实其实关于机械人异常主要，下面提到的三个部门的技巧都与人工智能相干。 从运用角度看，机械人因为有必定的自立性，能与人和情况交互，与之前的盘算装备（包含电脑，手机等）比拟，对智能的请求较高，这也是人工智能逐步遭到存眷的一个缘由。 传统的人工智能做为一门学科，来源于20世纪50年月的达特茅斯会议，后来经由几回年夜起年夜落，在基本实际和办法上积聚了丰硕的结果。从晚期的符号盘算体系，到专家体系，再到90年月成长起来的机械进修，年夜数据剖析，都可以算是人工智能的领域。在图象、语音、搜刮、数据发掘、社管帐算等范畴，又派生出了一些相干的运用研讨。个中与机械人接洽较为慎密的包含盘算机视觉，语音和天然说话处置，还有智能体（Agent）等。 从技巧上看，人工智能要到达人类级其余智能，要走的路还异常远，由于今朝对人的智能机理还没有研讨清晰。但从适用角度看，依据今朝技巧的停顿，假如可以或许部门模仿人的智能行动（好比认出主人并停止响应的交互）并到达较好的用户体验，将会在短时间内获得冲破性停顿。固然这在技巧研发上还需进一步处理技巧的适用性、鲁棒性成绩。究竟以往的很多机械人都还在试验室或许受限的情况中（好比养老院）停止研发和测试，而新兴的家庭办事机械人，将在家庭情况中自力或许半自力地（经由过程与人的协作）完成某些办事，这对技巧的鲁棒性提出了更高请求。个中的一些，如盘算机视觉、语音辨认等焦点技巧还在赓续地改良中，还没有成长到完整成熟。一切这些，都决议了需相当深刻的研发任务，能力完成真实的适用化、智能化的家庭办事机械人体系。 02机械人不是一堆机械和芯片 在以往对办事机械人的研讨中，一个典范的目的运用是机械人可以做家务休息，这就请求机械人可以用手臂去操作物体（抓放）。在这些方面的研讨固然较多，但从今朝的技巧停顿看，在几年内完成机械人做家务休息，仍有诸多的挑衅。 1.今朝的机械人，特别是人形机械人的本钱太高。举例说，一条机械人的手臂能够需几万美元，而机械人的手部就须要1万多美元，全部机械人的造价，更是通俗家庭没法蒙受的。 2.机械手的灵活水平，依然难以和人手相媲美。 3.在平安性方面也存在须要处理的成绩。有着钢铁之躯的机械人一旦进入家庭，因为法式毛病，不当心招招手、伸伸胳膊，都能够对血肉之躯的天然成伟大损害。 机械人假如临时不克不及做家务休息那又有何用，这是很多人关怀的一个成绩。假如不克不及运用，机械人不外是一堆机械和芯片罢了。今朝除相似扫地机械人如许可以或许完成比拟单一功效的机械人外，还有很多机械人的用处正在成长当中。 机械人作为一个新型智能装备，通俗用户最关怀的是机械人可认为他们做些甚么？如前文所述，机械人今朝还难以完成相似做家务如许的运用。而要到达人的智力程度，也还须要较长的成长时光。所以在运用方面也须要针对人工智能技巧，特殊是感知认知技巧的近况停止设计，要充足应用最新技巧，完成在曩昔看来弗成能完成的功效。估计将来十年，市场上涌现的办事机械人将具有以下特色。 1.机械人将完成低本钱。在前文中提到，假如让办事机械人进入专业或家庭办事范畴，本钱需足够低。专业办事机械人的本钱可以绝对高些，而家庭服机械人则需严厉掌握本钱。 2.机械人将具有多功效特色。今朝在家庭中应用的办事机械人重要是扫地机械人如许可以或许完成单一功效的机械人。将来多功效的机械人将有较年夜的成长，出于本钱斟酌，机械人中的某些处置器将可以用于多种运用。同时跟着技巧的成长，机械人的运用将愈来愈多，机械人将可以像人一样完成分歧的义务。 3.具有奇特的运用。这是用户购置应用办事机械人的重要念头，这些运用不是简略移植已有的电脑或手机的运用，而是具有奇特的机械人运用的特色，如自立性，操控相似于人并可以或许与人停止互动等。 4.可与人协作完成义务。由于机械人是为人办事的，所以须要与人停止多方面的互动，以懂得主人对办事的需求。另外一方面是受制于机械人的智能和人比拟照样有很年夜差距，所以有些义务还不克不及自力完成，需借助于人的赞助能力完成。 5.机械人将有高平安性特色。这包括信息平安和物理平安两方面。即不给用户带来平安隐患，乃至能自动检测并禁止一些有潜伏平安威逼的行动。有名的阿西莫夫三年夜定律，划定了根本的机械人平安规矩。固然若何详细完成这些平安性，特别是物理平安，还须要在机械人硬件和软件高低工夫。 家庭办事机械人和专业办事机械人的将来将会若何成长，已成为业界关怀的话题。 家庭办事机械人将会完成以下几类较典范的运用。 1.家庭办事机械人将完成各类助手类的运用。智妙手机下流行的小我助理软件（Siri，Cortana等），将从虚拟的有形演化为有物理外形的机械人可以或许完成的功效。可以假想，机械人助手可以帮用户查询一些如：气象，限行尾号等信息，或对用户停止提示。听上去似乎与手机上的体验并没有差别，但现实上在体验上已有很多转变。用户和机械人互动的时刻可用更天然的方法，像和人交换一样，乃至可以看到机械人的脸色，使办事显得加倍特性化。除这些运用，办事机械人还可在更多的场景中作为人的助手。好比办事机械人可以作为人的健身助手（见图1），当人在健身的时刻，机械人可像健身锻练一样供给一些建议。信任此类运用跟着技巧的成长，将会愈来愈丰硕。 2.家庭办事机械人将助力少儿教导。由于办事机械人具有自立性和挪动性，将会为少儿教导带来无穷的能够和更普遍的运用空间。 3.家庭办事机械人将可完成白叟关照。包含中国在内的很多国度，正在或将要步入老龄化社会。中国的白叟普通愿望居野生老，而后代又忙于任务，即便住在一路也没法一向在身旁照看白叟。诸如提示白叟吃药或紧迫情形时实时救助等，假如能由家庭办事机械人来完成，将年夜年夜进步白叟居野生老的生涯质量，也使得后代更宁神。白叟关照将是将来机械人的一个运用热门，具有极年夜的社会价值。机械人能完成的事还有许多，除与安康帮助直接相干的功效，还可赞助白叟念书读报，与白叟简略聊天等，停止情绪方面的关心。 关于专业办事机械人，其运用依据专业运用范畴的分歧，而有较年夜辨别。 1.在物流中间停止货色分发。据悉，这项运用已开端在亚马逊等公司现实应用。将来将赓续地进级，如可以或许主动取货等。 2.在批发店，柜台，前台等处为客户办事。这些办事机械人可以或许和主人打召唤，并答复一些根本成绩，还可以帮客户提包，端茶送水，并为客户指路。 3.机械人摄影师。机械人摄影师可以不知疲惫地穿越于宾客之间，帮人们拍出高质量的照片。固然此功效在家庭办事机械人上，异样是个新颖的功效。 4.智能安防机械人。在一些警力缺乏的处所，假如有智能安防机械人24小时巡查，则会有很好的震慑力，削减犯法的产生。 03症结技巧与挑衅 可以预感，将来办事机械人有很多风趣的运用，但从技巧完成的角度看还存在诸多挑衅。 后面提到过机械人的三年夜技巧范畴，包含感知、认知和行动掌握。个中行动掌握技巧绝对来讲，曾经有很多技巧积聚。而关于在不久的未来可以现实年夜范围运用的办事机械人，将会更倾向于成长低本钱的机械人。诸如机械构造比拟简略的轮式机械人（只要轮式挪动平台加上一个可运动的头，普通没有手臂或许手臂比拟简略），因为其掌握部门较为简略，是以在感知和认知方面的技巧，显得尤其主要。依据以往机械人范畴的研讨停顿和对运用的初步剖析可以以为以下的感知、认知技巧，将是完成运用的症结。 1.三维导航定位技巧。不论甚么机械人，只需可挪动，即须要在家庭或其他情况中停止导航定位。个中SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技巧可同时停止定位和建图，在学术研讨方面曾经有很多技巧积聚。但关于现实体系，因为及时性低本钱（好比没法采取比拟昂贵的雷达装备）的请求和家庭情况的静态变更（物品的摆放），因此对导航定位技巧提出了更高请求，仍需进一步研发。 2.视觉感知技巧。个中包括人脸辨认、手势辨认、物体辨认和情感辨认等相干技巧。视觉感知技巧，是机械人和人交互的一个异常主要的技巧。 3.说话交互技巧。个中包括语音辨认、语音生成、天然说话懂得和智能对话体系等。 4.文字辨认技巧。生涯中有很多文字信息，如书报和物体的标签信息，这也请求机械人可以或许经由过程摄像头来停止文字辨认。与传统的扫描后辨认文字比拟，其可经由过程摄像头来停止文字的辨认。 5.认知技巧。机械人须要慢慢完成计划、推理、记忆、进修和猜测等认知功效，从而变得加倍智能。 从今朝的研讨近况看，办事机械人面临的症结技巧均有了长足提高，但还有相当多的成绩要处理。 04推进技巧的研发与现实运用联合 英特尔中国研讨院的一个主要研讨偏向是办事机械人，研讨规模重要包含鲁棒的三维导航定位、人和情况的视觉感知和人-机械人交互（包括感知、认知、行动掌握的联合）等范畴，努力于为英特尔的协作同伴供给先辈的办事机械人技巧。 研讨办法以特定的目的运用范畴为动身点，并以此来推进技巧的研发和在现实运用中的测试。后面提到的助手类运用、少儿教导运用、白叟关照运用，是研讨重点。 为了停止运用测试，英特尔中国研讨院树立了现实的机械人硬件原型，图3是平板机械人原型。右边是其外部构造，由一个带有英特尔Realsense摄像头的电脑来掌握一个全向挪动底盘和头部的迁移转变，其高度可调，以便顺应成人与儿童的互动请求。 今朝研讨院曾经在视觉感知等范畴获得了阶段性结果。如图4中，显示了应用Realsense摄像头和SLAM技巧生成家庭情况地图，这在后续便可用来定位导航。研讨院还开辟了鲁棒的跟踪技巧，可在多人同时涌现的情形下，长时光准确地跟踪一个特定用户。在将来还会研收回更多相干技巧和运用，这些技巧也将办事于业界的协作同伴助力开辟出先辈的办事机械人产物。 05推进技巧的研发与现实运用联合 关于机械人技巧，年夜家关怀的一个成绩是，能否须要采取公用的人工智能芯片。 今朝摸索的一个偏向被称作混血盘算（Hybrid computing），其是指用通用途理器和其他架构一路协作来停止盘算。不外，还处于晚期摸索的阶段。 一个架构能否能胜利地运用于办事机械人，须要看机能能否知足运用的需求，功耗等能否适合，这是一个斟酌多种身分均衡的选择。 可以说如今的通用途理器与已有的一些其他盘算单位（如向量处置单位、GPU），曾经可认为办事机械人供给一个幻想的硬件架构，特别是多功效的具有感知、认知功效的办事机械人。今朝机械人重要的瓶颈，照样在运用需求的开辟和感知、认知技巧上。固然，将来的架构，也会跟着对运用的深刻开辟而赓续立异。硬件设计面对的挑衅愈来愈年夜，须要赓续地顺应将来成长的演化。同时也能够斟酌用FPGA架构来为一些比拟专门的运用供给加快，如许在运用产生变更的时刻，将具有更多的灵巧性。
