編者按:
到今年2月,我國已經(jīng)舉辦了四屆中國青少年電腦機器人大賽。在第四屆大賽中,共有來自浙江、廣西、江蘇、上海等地的256個隊參加了比賽。他們中的佼佼者將首次代表中國青少年參加今年的國際FLL青少年機器人錦標賽和第五屆亞太地區(qū)青少年機器人奧林匹克競賽。這種高科技競技與“動手做”相結(jié)合的活動,可使參與者增強團隊意識,促使他們充分發(fā)揮創(chuàng)造力去發(fā)現(xiàn)解決問題的方法,并使青少年獲得與科學家和工程師面對面的機會。
浙江大學工業(yè)控制技術(shù)國家重點實驗室主任、長江學者褚健教授是浙江大學附屬中學機器人小組的顧問。我們請褚健教授回答了中學生們關(guān)心的、有關(guān)當今世界機器人研究的一些問題。希望今后有更多的中學生能夠參與到電腦機器人的競技與研究活動中來。才對?
QRIO是SONY開發(fā)的家庭娛樂機器人。QRIO身材小巧,關(guān)節(jié)靈活,能夠完成步行、舞蹈等動作,而且通過隨身的多個傳感器可以感知周圍的環(huán)境,并根據(jù)程序?qū)Νh(huán)境作出實時反應。
問:我們在電影電視中看到過、故事里讀到過的機器人,比如“終結(jié)者”啊,“X戰(zhàn)警”啊,什么家庭機器保姆啊,平時都看不到。機器人離我們的生活還很遠吧?
答:其實機器人離我們并不遠,很多機器人已經(jīng)進入了我們的生活。
不知道中學生是怎樣理解機器人這個概念的。給“機器人”下一個準確的定義不是一件很容易的事情。主要原因,一方面是機器人還在不斷地發(fā)展,沒有統(tǒng)一的規(guī)定;另一方面是它涉及到了人的概念,是一個很難回答的哲學問題。
當前我國科學家對機器人的描述為:“機器人是一種自動化的機器,與其他自動化機器所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動化機器。”
根據(jù)這樣的描述性的定義,我們可以認為我們身邊的一些智能家用電器,比如洗衣機、電飯鍋、吸塵器都可以歸為機器人的一種類型,還有工廠里面越來越多使用的工業(yè)用機器人,如焊接機器人、噴漆機器人等在我們的生活中也占有越來越大的比重。
類似“終結(jié)者”、“X戰(zhàn)警”這樣的機器人(我們稱其為類人型機器人),也開始逐漸進入我們的生活了。比如跳舞機器人、跑步機器人、吹笛子機器人等等;家庭機器保姆類的機器人也已經(jīng)在很多場合得到了應用,比如展覽館的導游機器人、幫助殘疾人的輪椅機器人等等。
所以說,機器人就在我們生活中,并且還在不斷地發(fā)展。
問:目前世界上都有哪些機器人?最聰明的機器人是哪一個?是什么樣子的?它能干什么?
答:機器人的分類在國際上沒有統(tǒng)一的標準。我們國家的機器人專家從應用環(huán)境出發(fā),將機器人分成兩大類,即工業(yè)機器人和特種機器人。工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。用在非制造業(yè)服務于人類的機器人,我們稱之為特種機器人,比如服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人等等。
很難衡量具體哪一種機器人最聰明。一般認為日本Sony公司最新的類人機器人QRIO,能跑步、能投擲,是技術(shù)難度相對比較高的機器人;而美國最近發(fā)射的兩個火星車被認為是集成了最多機器人領(lǐng)域的最新技術(shù),它們被用來尋找火星上面生命的痕跡。
問:科學家最希望造出什么樣的機器人來?
答:不同科學家希望造出的機器人是不一樣的。有的希望做出和人類一模一樣的機器人,有的想做和鳥、魚、蛇、昆蟲等一樣的機器人。不過歸根到底,機器人研究的最終目標就是設計出來的機器人可以代替人,完成人類想完成的一切事情。
問:電腦“更深的藍”戰(zhàn)勝過象棋大師卡斯帕羅夫,要使機器人像人一樣聰明,關(guān)鍵在哪里?
答:電腦戰(zhàn)勝過人,不說明電腦比得上人腦的聰明。電腦勝過人的是它強大的計算能力。目前電腦也只在國際象棋上有戰(zhàn)勝人類的可能,在中國人擅長的圍棋方面,它的計算能力就遠遠不夠了。
要使電腦像人一樣聰明,必須在它強大的計算能力之上,加上人類特有的感知、分析、判斷、決策等能力。關(guān)鍵問題是人類的這些能力很多都是與生俱來的,要用機器人能夠理解的方式表達還有很長一段距離要走。
問:我們?nèi)祟惖哪男┬袨槭菣C器人最難模仿的呢?為什么?
答:情感。機器人現(xiàn)在可以模仿人類的很多舉止,而且即將能夠模仿人類所有外在的動作。但是機器人畢竟是機器,不可能具有人類的情感。人類的情感是人類本身也難以捉摸的東西。雖然在讓機器人模仿人類情感方面,科學家做了一些嘗試,但都基于一定的邏輯判斷,有固定的模式。
問:我們什么時候才會有像電影中那樣的,長得像人、力氣比人大、和人一樣能干的機器人呢?
答:力氣比人大的機器人已經(jīng)有廣泛的應用,長得完全和人一樣(單指外形)的機器人也在研制過程中。我們現(xiàn)在還不能給出一個時間表,說長得像人、力氣比人大、和人一樣能干的機器人會在哪一年出現(xiàn),因為科技的發(fā)展日新月異。但是我們相信那樣的機器人一定會在不遠的將來走進我們的生活。
問:真的有那么一天的話,會發(fā)生機器人叛變這樣的事情嗎?
答:科幻作家阿西莫夫為機器人提出了三條原則:一、機器人不應傷害人類;二、機器人應遵守人類的命令,與第一條相違背的命令除外;三、機器人應能保護自己,與第一條相抵觸者除外。機器人學術(shù)界一直將這三原則作為機器人開發(fā)的準則。也就是說,機器人的生產(chǎn)必須遵循一定的規(guī)則。但是,不遵循機器人的生產(chǎn)規(guī)則,想利用機器人達到自己目的的事情還是有可能發(fā)生的。另外,現(xiàn)在看來,電子元器件的失靈等原因也可能導致機器人的不正常運行。我們相信在將來一定有新的方法新的技術(shù)能解決這個問題。
問:世界上有機器人足球比賽、機器人角斗比賽等等,為什么要舉辦那么多的機器人比賽呢?都有哪些人在參加機器人比賽呢?
答:機器人技術(shù)在不斷地向前發(fā)展,有很多新的理論新的技術(shù)產(chǎn)生,需要驗證。在世界范圍內(nèi)廣泛開展的機器人的各種比賽,實際上就是為這樣一些理論和技術(shù)提供了實踐的平臺。不同的比賽提供的平臺側(cè)重點不一樣,比如機器人足球賽就是提供一個多機器人(我們稱為多智能體)相互協(xié)作的實踐平臺。
國際國內(nèi)的一些大學、研究機構(gòu)都投入到了機器人比賽的行列中,相互取長補短,共同推進機器人事業(yè)的發(fā)展。當然現(xiàn)在也有很多業(yè)余愛好者和青少年的機器人比賽,這種活動能提高各參與國的科技水平,為機器人工業(yè)的發(fā)展發(fā)掘培養(yǎng)后備人才。
問:要是中學生想研究機器人的話,上大學時該學什么專業(yè)呢?
答:機器人學是一個新興的交叉學科,研究的領(lǐng)域也很廣,涉及到機械、電子、控制、計算機、人工智能等很多學科。我們浙江大學機器人基地的工作人員也是由全校不同學科的師生組成的。
想要從事機器人研究工作的同學上大學可以選擇的專業(yè)也很多:比如機械專業(yè)、自動化專業(yè)、計算機專業(yè)、機電專業(yè)、電氣專業(yè)、儀器儀表專業(yè)、通信專業(yè)、電子專業(yè)等等。