石家澍

摘 要 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和科學技術(shù)的全面進步，以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的智能機器人產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的時期。具備感覺要素、反應(yīng)要素和思考要素的機器人稱為智能機器人，與傳統(tǒng)機器人相比，其更加類似于人類，擁有自我學習和獨立工作能力，在某些領(lǐng)域能完成人類無法完成的任務(wù)，在醫(yī)療、家居、消防乃至銀行服務(wù)等領(lǐng)域，其功能逐漸豐富，具有至關(guān)重要的作用。文章從智能機器人的概念講起，歸納了其主要應(yīng)用領(lǐng)域及存在的缺陷，最后對智能機器人的發(fā)展趨勢做出了展望。

關(guān)鍵詞 人工智能；機器人；語音識別

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）224-0101-02

1 智能機器人的相關(guān)概念

廣義上，機器人是一種有計算機控制的機電一體化產(chǎn)品，模仿人的各種運動能力，用來取代人完成復雜和重復性工作?？刂蒲b置、傳感裝置、驅(qū)動裝置及電源裝置是機器人的基本構(gòu)成要素（如表1所示）。從能力上來看，普通機器人只是增加自動控制功能的普通機電設(shè)備，其只能按照預先設(shè)計的程序完成既定的任務(wù)，智能化程度不高。而智能機器人則在普通機器人的基礎(chǔ)上增加了傳感檢測、模式識別、深度學習和自主決策功能，使其能夠產(chǎn)生類似人類的智能大腦，在各種復雜環(huán)境中可以通過智能行為完成各種任務(wù)。

簡單來說，智能機器人就是“傳統(tǒng)機器人+人工智能”，人工智能是指利用計算機等機器模擬人類智能能力的技術(shù)，涉及到數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機學、運籌學等多個學科，其研究領(lǐng)域在機器人界包括智能機器人、語音識別和人臉識別等，人工智能賦予了機器人無限的想象力[ 1 ]。

2 智能機器人的應(yīng)用

2.1 醫(yī)療機器人

現(xiàn)階段，隨著醫(yī)療領(lǐng)域?qū)C器人的逐漸認可和各診療階段應(yīng)用的普及，醫(yī)療機器人在未來可能成為機器人領(lǐng)域的剛性需求產(chǎn)品。醫(yī)療機器人一般以機械臂為主，通過智能控制和實時跟蹤功能使其可以完成各種臨床手術(shù)操作[ 2 ]。其中，遠程醫(yī)療機器人因為可以解決醫(yī)療資源分布不均衡，緩解偏遠地區(qū)居民看病難問題而備受期待。

同時，具備擴展性功能的機器人還可以與醫(yī)護人員和病人通話，檢查心跳及脈搏，甚至進行X射線透視，病人也可以通過機器人向醫(yī)生咨詢病情，增加醫(yī)患之間的溝通交流。另外，機器人也可集成多種疾病的治療方案，通過實時的診斷，智能調(diào)取特定疾病的解決方案，并自動化地生成治療流程，高精度地執(zhí)行各種手術(shù)操作。

2.2 家居機器人

智能家居機器人是為人類提供服務(wù)的特種機器人，主要從事家庭服務(wù)、維護、運輸工作，包括智能音箱、掃地機器人、智能插座等設(shè)備。智能家居領(lǐng)域運用語音識別、圖像識別、智能控制、路徑規(guī)劃等諸多人工智能技術(shù)。以智能家居機器人為例，其最關(guān)鍵的技術(shù)是語音識別（如圖1所示）。利用聲波轉(zhuǎn)換和詞義轉(zhuǎn)換技術(shù)可以將人類說的話轉(zhuǎn)化為特定的文字。在確定語音特征處理等規(guī)則之后，接下來的任務(wù)就是教會機器聽懂“人話”，這個教學過程就是語音識別系統(tǒng)的模型訓練階段了，模型訓練一般又分為聲學模型訓練和語言模型訓練。在完成后臺的模型訓練和輸入語音的前端處理以后，將相關(guān)信息送入語音識別系統(tǒng)的解碼引擎進行處理。解碼引擎在一個巨大的網(wǎng)絡(luò)里邊進行搜索，網(wǎng)絡(luò)由數(shù)億節(jié)點及弧組成，并且里邊已經(jīng)糅合了之前所描述的聲學模型以及語言模型信息，搜索出來的最優(yōu)路徑上所攜帶的信息就是對應(yīng)的語音識別結(jié)果，此過程也稱為基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自然語言處理（NLP）過程，AI可以根據(jù)與人類交流的反饋結(jié)果調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，從而不斷完善自身，變得更加“聰明”。

2.3 消防機器人

消防機器人作為特種機器人的一種，對減少國家財產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡有著重要作用。目前，消防部隊和部分石化企業(yè)中投入使用的消防機器人有100多臺，其中主要是滅火機器人和排煙機器人。2003年，“9·15”湖北利川天然氣井噴事故中，消防滅火機器人首次投入實戰(zhàn)，并初戰(zhàn)告捷，取得了顯著的社會和經(jīng)濟效益[ 3 ]。消防機器人主要用于撲救地鐵隧道、地下建筑、石油化工等大面積火災及水域救援。

未來，具有智能分析判斷功能的消防機器人將代替滅火救援人員進入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險災害事故現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，救助遇險人員，噴火冷卻作業(yè)以及其他處置措施。

2.4 銀行機器人

銀行機器人不僅可以擔任迎送賓客、引導分流、信息查詢、打印取號等簡單職能，還可以展開信用卡推介、理財產(chǎn)品推介等主動營銷工作。在中國首家“無人銀行”中，銀行機器人擔負起了網(wǎng)點大堂經(jīng)理的角色，通過人臉識別技術(shù)進行客戶身份識別，實現(xiàn)網(wǎng)點設(shè)備的智慧聯(lián)動，引導客戶進入不同服務(wù)區(qū)域完成所需交易。

人臉識別的主要流程課分為人臉檢測、圖像預處理、特征提取和匹配識別等四個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)互相銜接，必不可少（如圖2所示）。人臉檢測主要是在整幅畫面中分割出可以參與識別的人臉，此過程通過要用到模式識別的方案，通過人臉圖像的分割、二值化、銳化等過程提取中特定的人臉。特征提取是人臉識別各環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的一步，人臉的瞳距，眉毛大小，嘴唇大小，鼻子長度和寬度都是若干特征，除非是雙胞胎，世界上任何兩個人的以上特征都存在一定的差異，計算機通過一定的算法提取這些差異，將其轉(zhuǎn)化為特定的數(shù)字量儲存起來；最后便是匹配識別了，人臉識別的后臺有專用的數(shù)據(jù)庫，通過將前一環(huán)節(jié)中得到的若干特征參數(shù)與數(shù)據(jù)庫對比，得出最終的匹配結(jié)果，從而完成了整個人臉識別，如果在數(shù)據(jù)庫中均沒有該類特征出現(xiàn)，則認定無法識別或不明身份對象。

3 智能機器人的缺陷和未來

據(jù)世界機器人大會各國達成的共識，機器人的研發(fā)和制造不得超過若干規(guī)則，其中最重要的規(guī)則便是不能對人類本身產(chǎn)生任何安全性的威脅。因此在設(shè)計智能機器人時必須確保使用人員擁有充分控制權(quán)，將使用人員的人身安全放在首位，開發(fā)的各類功能要嚴格遵守法律條文，智能機器人不能保留或披露機密信息。目前還不能完美地讓機器人的行為符合人類倫理道德。

在賦予智能機器人某些權(quán)利的同時，我們更應(yīng)該對智能機器的權(quán)利進行限制，在算法的設(shè)計上，設(shè)立道德準繩，使其行為更加適合人類社會的倫理道德體系。另外，目前的智能機器人還需要在智能度上進一步提升，此領(lǐng)域必須基于AI的發(fā)展，通過AI的深度應(yīng)用，使得機器人能夠具有超過人類思維能力的智能大腦。

伴隨AlphaGo、無人駕駛、機器翻譯以及智能機器人在工業(yè)、制造業(yè)以及服務(wù)業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，各種智能機器人的實踐落地都大大開拓了人類的視野，更深刻促進了各行業(yè)的發(fā)展。對于智能機器人的發(fā)展趨勢，概括性地分析如下。

一是視覺系統(tǒng)更強大。視覺系統(tǒng)應(yīng)該增加景深和對比度，縮短圖像處理時間，強化機器人的觀測能力，使其能夠“眼觀六路”。

二是聽覺系統(tǒng)更靈敏。從簡單的聲波存在檢測到復雜的聲波頻率分析，直到對連續(xù)自然語言的辨別，聽覺是智能機器人重要的信息獲取途徑。未來聽覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)聲源精準定位、中文方言的識別、音量高低區(qū)分等功能，真正做到“耳聽八方”。

三是多傳感信息耦合技術(shù)再升級。智能機器人不僅應(yīng)該具有單一傳感器的解析能力，還需要將各種傳感器信息綜合起來，通過智能的算法減小各種傳感器之間的偶然誤差，從而提高智能機器人的環(huán)境測量精度，使其智能決策的錯誤率不斷降低[ 4 ]。

參考文獻

[1]韓曄彤.人工智能技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究綜述[J].電子制作，2016（12）：95.

[2]青黛.2017互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療人工智能應(yīng)用企業(yè)TOP50[J].互聯(lián)網(wǎng)周刊，2017，20（12）：62-63.

[3]方戌，董非.消防機器人“喜”與“憂”[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2016，16（4）：20-23.

[4]金耀青，姜永權(quán)，譚炳元.智能機器人現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電腦與電信，2017（5）：27-28，34.