未來機器人入門——3：電子

本系列將未來機器人的突破點分為6個創新領域：機械結構、硬體、電子、軟體、連通性、控制。將依次介紹這6個類別，並以此預測未來20年的發展。

版權所有，不得轉載。

入門3：電子

機器人電子技術的發展沿著一條迂迴的路徑前進，只是現在才有了穩定的進展，這些進展指明了未來的趨勢。機器人沙基（Shakey）屬於第一代研究型機器人，由加利福尼亞州門洛帕克市的斯坦福研究院（現在稱為SRI國際）的人工智慧中心建造（Wilber 1972; Nilsson 1984）。在1971年，這個機器人所用的技術已經遠遠超越了它所處的時代：它能夠在實驗室的各個隔間之間導航，用視覺確定自己的位置，以及識別障礙物。想像一下，在計算機的人機介面仍然是電傳打字機、還沒有文字顯示的計算機顯示器的時代，機器人沙基就已經能夠使用視頻攝像頭進行視覺導航了！機器人沙基並不僅僅局限於它六英尺高的身軀，他的組件還包括了一個房間大小的PDP-10和PDP-15計算機，這些計算機不停地與他的硬體通訊。換句話說，這個機器人並不是自足的，它還依賴於自己身體以外的各種計算資源。

20世紀80和90年代出現了一種趨勢，研究者們試圖去實現他們夢寐以求的目標：獨立自足的移動機器人。在研究者們眼裡，這種挑戰就是讓機器人不依賴於任何外部資源，也就是說將所有需要的資源全部塞進機器人身體里。在能源和重量的限制下，要求大量的電子工程設計以實現儘可能多的感知處理，得益於前人在這方面的努力，在二十世紀末，機器人才開始真正成為一個自足的系統。

後來便是軟體即服務的時代，以及在機器人上的應用，這種應用在架構上希望機器人能夠利用儘可能多的互聯網資源。例如，調用外部資源做人臉識別，這樣機器人就能搭載更少的電子器件，且能夠識別出機器人實驗室里的每個人，並對他們說「早安」。隨著網路數據傳輸速率不斷增長，互聯網被認為是將機器人小型化同時又保持其擁有高智能行為的絕佳方案。

隨著回歸沙基機器人理念的接受，視頻遊戲實體化也隨之而來。Wii遠程控制器，使得任天堂遊戲機的玩家在顯示屏前面通過肢體動作就能玩遊戲，這意味著視頻遊戲電子設備的開發者們已經開始生產手持電子設備了，機器人研究者可以直接利用這些設備。低成本高精度的加速度計和陀螺儀改變了遊戲規則，首先得益於視頻遊戲，現在又得益於由智能手機所創造的規模經濟效應，現在只需要幾美元，就能購買大量的本體感測器密集地集成在小型機器人裡面。

這種趨勢隨著微軟的Kinect的推出而進入高速發展階段。Kinect是一個電子攝像頭系統，有了它，人們的手勢、肢體動作能夠通過Xbox遊戲機與視頻遊戲關聯起來。大量機器人方面的研究文章指出了一些方式，移動機器人利用這些方式現在能夠通過可編程的Kinect感測器來檢測牆壁和障礙物，以及實現以前很難實現的人機介面（HRI）——例如，人類對機器人的手勢控制，或者用Kinect與人類跳舞的機器人。這樣看來，我們正再次回到複雜的機載電子技術的時代，但現在與以往不同的是，大批量、低利潤的互動式消費電子產品的時代已經到來了。隨著這種交互性的復興，任何新型電子設備的發明都將可以直接應用於機器人，並且通過必要的改裝使機器人更智能更先進。

設想一下手機和遊戲的未來：從檢測你是否正在開會，到感知你的位置、溫度和濕度等環境數據，以及你是否昏昏入睡或者處於興奮狀態——所有這些物理感知電子設備都將以零部件的形式安裝在機器人體內。任何讓手機融入我們的日常活動的新方式，同樣也能讓機器人更全面地檢測環境並對環境做出反應。

當然，視頻遊戲、在線娛樂、真實世界中的娛樂活動、以及移動通信技術的界線將變得模糊。在我們的活動範圍內所有的設備將變得更加具有交互能力，而且這些交互將由更多的自然交互行為所驅動，包括語音、眼神、手勢。越來越多的個人用品將具有自主能力，就像是一個好管家一樣，按照我們的意願或者高級指令做出行動：正確地找到並預定餐廳，重新安排我們的日程，甚至是根據觀察我們正在做什麼而過濾我們的電話。

也許「機器人」這個詞的含義將變得模糊，因為手機將會越來越像一個機器人，並且機器人也將大量當作成熟的視頻通訊設備使用，使我們在出門在外的時候也能哄孩子睡覺或者是造訪同事。無論如何，得益於電子相關行業的不斷發展，我們今天所設想到的機器人技術將會變得更加成熟、更加智能。

本文摘錄之我們翻譯的《機器人與未來》（第一財經2015年度特別推薦圖書）

《機器人與未來/機器人探索與實踐系列》([美]I.R.諾巴克什)【摘要 書評 試讀】- 京東圖書

推薦閱讀：