机器人与人类生活

机器人与人类生活

主讲人 | 杨华勇中国工程院院士、博士生导师、浙江大学长江学者特聘教授

首先我们来讨论一下什么是机器人，机器人有哪些特点？

我们都知道机器人应该有很多超过一般人的能力，机器人就是高科技，机器人肚子不会饿，也不用休息。还有呢？机器人对主人都非常忠心、忠诚。关于机器人的由来，1920年捷克剧作家卡雷尔·卡佩克创作了电影《罗萨姆的万能机器人》，英文是“ROBOTA”，捷克语是“奴仆”和“仆役”的意思，因此现在世界上都用“ROBOTA”来指机器人。

机器人早期主要用于工厂工业的生产，它可以做很多重复的劳动，比如搬运、焊接、喷漆，把人类从繁重和危险的劳动当中解脱出来。我国的科学家对机器人的定义，就是机器人是自动化的机器，有具备与人相似的能力，比如说感知能力、协同能力、控制能力，是高度协同的机器。随着传感器、人工智能等技术的进步，机器人成为信息、机械等综合学科的载体，由于大数据和智能化，它是高度灵活、高度协作的科学大讲堂，可以协助人做很多工作。以瓦力为例，主要是有感知系统、控制系统和执行系统。

从简单的定义来看，首先就是有通用性。我们都知道大白，它有不同的通用性，可以执行不同的任务，可以根据不同工作和环境的需要改变形状。还有就是智能，前面写好程序，后面根据环境的变化改变，可以适应不同的环境。

机器人有三个原则，由美国小说家阿西莫夫提出。第一，机器人不能伤害人类，或者看到人类受伤害，它袖手旁观是不行的；第二，机器人必须服从人类的命令，除非这一条和第一条矛盾；第三，机器人必须保护自己，除非与前面的两条相矛盾。这三大原则，为机器人社会定义了新的伦理，通俗易懂。至今为止，机器人的原则不管对设计人员、制造厂家和用户而言都是指导，所以大家请放心，不要害怕机器人，也不要害怕机器人超越人类。

机器人的昨天

机器人的历史可以追溯到3000多年前，最初的设想是造一个机器可以代替人类的某些工作，在国内外都有这一设想。

偃师造人，造人用的材料是动物的皮、木头、树枝，但能歌善舞，这是中国有记载的最早的机器人。春秋后期有一个鲁班，我们都知道他是中国最有名的工匠，是木匠的祖师爷。他用竹子和线造了一个木鸟，这个木鸟在《墨经》里有过记载，这是人类历史上第一个空中的机器人，也是人类征服宇宙空间的开始。

还有西汉的大科学家张衡，他不仅发明了震惊世界的地动仪，还发明了记里鼓车，鼓车上有个木人，每走1里路就敲一次鼓，每走10里路也敲一次鼓。所以，它可以作为皇帝出行的仪仗车，这其中就用了很多里程表、减速器。所以，这是古代的计程车。

还有诸葛亮发明的木牛流马，用来做什么呢？它可以拿来运送粮草，替代常规的人力和畜力，尤其是可以用在蜀地，这是历史上最早的军用机器人。

国外如何呢？国外从古罗马、古希腊时就出现了机器人的影子，把朝圣的人拿来作木偶的剧院，机器人的鼻祖汽转球等。最早用蒸汽转动的机器可以自己开门，也可以用机器唱歌。文艺复兴时期的达芬奇是一个伟大的发明者，同时他也是艺术家、画家，他有很多超时代的观念改变了世界，例如自驱动可编程的机器。

在日本，1662年就有了自动机器玩偶，利用钟表发条机械的动力，通过齿轮驱动机器。端茶的玩偶可以把茶杯放在上面，端到客人面前停止，掉头转弯再回头，这个玩偶就用作宴会、庙会杂耍娱乐的东西。1738年，法国天才技师瓦克逊发明了一个机器玩偶，这个机器鸭会“嘎嘎”叫，会游泳、会喝水，还会进食、排泄，瓦克逊就是希望把生物的功能赋予机器人，让机器生物化。

机器人的今天

什么时候开始算机器人的“今天”？应该是1959年，雅戈伯格和德尔一起制造了机械臂，这个在美国诞生的机械臂和以往不一样，可编程，有原坐标，这开创了机器人“今天”的新纪元。

第一代机器人叫尤尼梅特和沃尔萨特兰，尤尼梅特可以做万能自动，沃尔萨特兰可以做万能的搬运。第一代的机器人对周围环境没有感知，只是简单的机械个体，可以用计算机来控制一个多自由度再现人教的动作，可以重复命令。第一代，就是简单的机器人。

第二代机器人慢慢对环境有感知了。1965年有个Beast机器人，可以根据环境调整动作。传感器开始引入到机器人身上，它可以灵活调整自己的工作状态，有不同的感觉能力，如力觉、触觉和听觉。Shakey是全球首款有移动能力的机器人，是斯坦福研究的，它可以感知周围的环境。

第三代机器人是1985年日本发明的瓦伯特2号，智力相当于5岁的儿童，可以适应环境的信息，科技理解、推理并作出决策。也就是说，它有了感觉的能力、运动的能力和思考的能力。

还有乐高跨国公司，从1998年开始把可编程融入机器人，加上视觉，支持多种语言，机器人制造由此开始进入了人类社会，开始进入家庭。索尼开发了AIBO机器狗和人工智能的机器人，可以支持180条指令，可以语言和模式识别，像宠物狗一样能够自主学习和成长。

机器人的基本结构就是对外部世界的信息有感觉，也就是我们所说的传感器和控制器，相当于是感知器官、大脑和肌肉，简单的机器人都有这样的简单构成。现在各种智能玩具的机器人，小朋友可以自己组装，可以用于发明创造。

机器人的本体要复杂化就需要有感知系统，可以控制关节，可以用感知和液压驱动；要有动作就要有腰部、腕部等等，所以机器人会越来越复杂，可以适应各种环境。ASIMO阿西莫的历程从1986年开始，一直做到现在，它可以跳舞，可以做各种运动，成为电影和电视的明星。现在的阿西莫还可以打太极拳，速度也在提高，还在不断进化。

机器人的用途多样。现在用得最多的是工业机器人，主要用于工厂，做搬运、喷漆、分拣、装配等等；还有特种用途，比如说农业、军用、医用；还有其它应用，比如家政和仿生。目前汽车的生产线1分钟可以装配一辆车，绝大部分生产线都是由机器人完成的。中国是世界上最大的机器人市场，可惜在汽车生产线上，中国制造的机器人还远远不足。中国是农业大国，但在农村还缺少劳动力，所以我们也需要机器人来帮助采集、喷药和监测土壤。

机器人未来发展的方向是进入医院做护理。目前，在医院的最新的达芬奇机器人，可以帮助人康复，也可以做各种手术。在我们身边，比如说浙江大学也在研究机器人，有四十几个人的团队一起研究，那里有一个机器人可以打乒乓球，可以两个机器人对打，也可以和人打，最多可以打154板。中国的足球尚未走出国门，但中国的机器人足球拿过冠军，也拿过亚军。机器人还可以进入厨房。现在的机器人可以做很多菜，我知道上海交大开发的一款机器人可以做四个菜，可以做刀削面，也可以端盘子，现在的部队和灾区需要这样的机器人应用。

机器人的明天

机器人的明天会怎样？它会增强人类还是替代人类？我认为机器人会进入家庭、医院和厨房，人类化会成为主流。那我们为什么要关注机器人？因为机器人涉及到人类的最新科技，包括机械电子、控制、信息、自动化、计算机、材料、仿生、生物学，乃至心理学和社会伦理学等等。现在世界的强国，比如美国、日本和德国等发达国家都是机器人强国，目前中国是世界工厂，是世界的制造大国，但还不是制造强国。所以，发展智能机器人是一个必由之路。由于机器人是综合学科，发展机器人也将推动我国科学技术的进步。同时，随着人民生活水平的提高，中国进入老龄化社会，服务机器人的需求将会变得巨大。

本文系杨华勇在杭州市科协、杭州市科技工作者服务中心、《杭州》杂志社联合主办的第122期“杭州科学大讲堂”上的演讲