2050年：人形機器人在工業(yè)與家庭的未來展望
發(fā)布者：廣東順德為艾斯機器人有限公司 發(fā)布時間：11/15/2023
2050年：人形機器人在工業(yè)與家庭的未來展望
胡余良 曾韻濤 黎粵 張弛 林樹銘
在人類文明的漫長歷程中，星光與日月始終為我們指引方向。時光流轉(zhuǎn)至2050年，與人外形和思維極為相似的機器人——小斯，帶著無盡的好奇和探索，走入了我們的生活。這不是科幻，而是2050年人機共生的真實寫照。1886年，由法國作家利爾亞當創(chuàng)作的小說《未來夏娃》中，將外表類似人的機器稱為“安德羅丁”（android）。1920年，捷克作家卡雷爾·恰佩克首次在他的科幻小說《羅薩姆的萬能機器人》中引入了“機器人”這一概念?！皺C器人”一詞首次出現(xiàn)在了人們的視野里。1940年，美籍作家艾薩克·阿西莫夫提出了最經(jīng)典的“機器人三定律”，即機器人不得傷害人類，或坐視人類受到傷害；機器人必須服從人類命令，除非命令與第一法則發(fā)生沖突；在不違背第一或第二法則之下，機器人可以保護自己。到現(xiàn)在為止，這三條原則已經(jīng)通過影視、文學等作品被普羅大眾所熟知。1954年，由美國戴沃爾設(shè)計并制作的世界上第一臺機器人實驗裝置的誕生，標志著“機器人”正式進入到了工業(yè)領(lǐng)域。1961年，美國麻省理工學院(MIT)林肯實驗室將具備接觸傳感器的遙控操縱器與計算機連接起來，讓機器人獲得了“摸”的能力。接著，利用電視攝像頭作為輸入的計算機圖像處理和物體辨識的研究也取得了巨大的進展，機器人因此獲得了“看”的能力。20世紀70年代。機器人技術(shù)開始成為專門的學科被研究，并隨著80年代計算機和傳感器技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)具備了初步的感知和反饋能力，開始逐步應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。21世紀的當下，伴隨著勞動力成本的上升和技術(shù)的更迭，世界各國紛紛開始進行制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，機器人替代人工的熱潮開始興起。此時的“機器人”正如其名字中的“人”字一樣，開始與真正的人類越來越接近，也逐漸開始接替一些過去由人類完成的工作。梳理機器人的發(fā)展歷史，展望未來。可以預(yù)見的是，當時間繼續(xù)前進來到2050年，一種類人一樣思考的人形機器人（這里稱為“小斯”方便指代）將會誕生，得益于計算機視覺、深度學習、運動捕捉、機械設(shè)計等多項技術(shù)的融合發(fā)展，在不同的領(lǐng)域里，小斯們不僅能夠替代人類進行枯燥無味的重復性勞作，甚至能完成人類無法進行的高難度工作，極大地提升生產(chǎn)力以及豐富人類的情感生活。作為機器人領(lǐng)域的前沿，小斯的存在將會推動整個社會的前進，在人類浩瀚如海的歷史長河中留下濃抹重彩的一筆。我們將基于現(xiàn)實的發(fā)展趨勢進行合理推斷，從機器人在工業(yè)領(lǐng)域、家庭領(lǐng)域的應(yīng)用來暢想即將蒞臨的“人機共存”新時代。1959年人們就嘗試把機器人用于工業(yè)領(lǐng)域。喬治·德沃爾和約瑟·英格柏格發(fā)明了世界上第一臺工業(yè)機器人，命名為Unimate（尤尼梅特），意思是“萬能自動”。隨著制造業(yè)智能化的發(fā)展，機器人在生產(chǎn)線上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，我們現(xiàn)在對于工廠里出現(xiàn)機器人已經(jīng)是波瀾不驚了?，F(xiàn)有的工業(yè)領(lǐng)域的機器人承擔著重復性、高強度的工作，它們和人類協(xié)同工作，大大提高了生產(chǎn)效率。而隨著人工智能技術(shù)的進步和計算能力的提升，機器人將具備更強大的數(shù)據(jù)處理和模式識別能力，能夠從大量的數(shù)據(jù)中提取有用的信息，并借此改進自身的決策和行為。這些進步讓小斯能夠完成各種更加復雜的工作，2050年，小斯將不僅僅作為人類的助手，它還能勝任更加復雜的角色，例如擔當車間主管的角色，引領(lǐng)制造業(yè)進入一個全新的時代。2050年，小斯具備更強大的自主學習和遷移學習能力。自主學習指的是機器能夠通過與環(huán)境的交互主動地獲取新的知識和技能，從而不斷提升自己的能力。遷移學習則是指機器可以將在一個任務(wù)上學到的知識和技能遷移到其他相關(guān)任務(wù)上。這種能力的提升將使得機器人更加適應(yīng)不同的生產(chǎn)環(huán)境和工藝流程，減少了重新訓練的時間和成本。小斯在進入到一個新的環(huán)境之中時，它出廠時自帶的龐大的數(shù)據(jù)庫告訴了小斯很多工廠的專業(yè)知識了，這已經(jīng)足夠讓小斯成為一個專業(yè)的車間主任。但小斯仍然不僅僅滿足于此，它明白僅僅機械地引用這些知識時不夠的，具體問題需要具體分析。而且車間是一個龐大的系統(tǒng)，小斯要學會怎么讓這個具體的車間系統(tǒng)達到一個最優(yōu)的運作狀態(tài)，而這些是它出廠的知識里還沒有的，僅僅靠這些知識它不能成為一名杰出的車間主任。它會憑借自己強大的學習能力，在車間的工作之中學習，找到讓車間更加高效的工作方式，并且舉一反三，將學到的技巧運用于更多的地方。小斯生來就是一個專業(yè)的車間主任，它還能通過自主學習，找出更加適合的工作方式，做到因地制宜。而且當你把小斯換到一個新車間，它也能快速的進入狀態(tài)，在新的車間里做一個出色的車間主任。作為工廠的新領(lǐng)隊，小斯可以通過物聯(lián)網(wǎng)和車間中的設(shè)備以及其他機器人進行連接，從中接受大量的數(shù)據(jù)，并且借助自己的人工智能算法分析大量數(shù)據(jù)。這讓小斯將可以收集、存儲和分析大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息以及產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)等。通過對這些數(shù)據(jù)進行深入分析和挖掘，在一個現(xiàn)代化的大型車間里，小斯可以更好地處理生產(chǎn)過程中的各項事務(wù)，并相應(yīng)的調(diào)整車間里其他機器的工作，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。小斯還可以根據(jù)實時需求做出決策，使生產(chǎn)流程更加高效、靈活和準確。小斯可以監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，預(yù)測潛在故障，并主動采取維護措施，從而降低停機時間和維修成本。小斯當車間主任可以有很明顯的優(yōu)勢，但這需要進行大量的計算，而類腦計算、量子計算技術(shù)的突破將這一切變?yōu)楝F(xiàn)實，為其智能化提供更大的助力。在工業(yè)領(lǐng)域，機器人之間和機器人與人之間的交流變得更加高效和直觀。小斯可以借助先進的物聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)，與其他機器人、設(shè)備進行無縫溝通和協(xié)作。同時，在2050年它們會使用新型的機器人語言，為小斯的交流提供助力。小斯們之間的交流及其與人的溝通將不再是簡單的編程代碼，而是一種全新的語言——機器人語（Robotic Language）。這種語言基于人工智能技術(shù)，使得機器人能夠自己理解、學習和交流。機器人語具有以下幾個重要的特點：（1）以自然語言為基礎(chǔ)：機器人采用了自然語言處理技術(shù)，能夠理解人類語言的基本結(jié)構(gòu)和含義，這為機器人語以自然語言為基礎(chǔ)提供了基礎(chǔ)。機器人直接使用這樣的語言交流省略了繁瑣的轉(zhuǎn)化步驟，大大方便人類于機器人的交流，（2）包含圖像：機器人還結(jié)合了圖像處理技術(shù)，能夠精確了解一幅圖像想傳遞的信息。這使得機器人可以通過視覺信息進行交流，省略了大段大段的繁瑣的文字描述。（3）個性化定制：機器人語支持個性化定制，不同的機器人可以根據(jù)自己的需求進行學習和改進，例如機器人可以根據(jù)和自己交流的人的國家不同，轉(zhuǎn)換為不同的自然語言基底。（4）隱私保護：機器人語的設(shè)計也充分考慮了隱私保護，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露等問題。2050年的小斯將成為工業(yè)領(lǐng)域的新的主要組成部分，小斯通過智能化的工作方法和高效的交流方式，增強機器人之間的協(xié)作、機器人與人類的協(xié)作，進一步提升工廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，推動制造業(yè)進入一個全新的發(fā)展階段。隨著類人機器人領(lǐng)域的不斷發(fā)展，類人機器人的機械結(jié)構(gòu)、智能化也在不斷的優(yōu)化和改進。機器人技術(shù)已經(jīng)獲得了巨大的提升，由最開始的單一目的機器人Unimate到初步具備人形外觀的WABOT-1，以及現(xiàn)在搭載了擬人化表情功能的Ameca。類人機器人的出現(xiàn)不僅僅是科學技術(shù)進步的體現(xiàn)，更是人類對自我的認識和理解不斷提升而衍生的產(chǎn)物。類人機器人不同于傳統(tǒng)機器人，由于在行為、智力、情緒方面都在模仿人類。使它們在一些場合的應(yīng)用效果遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)機器人。2050年，小斯除了具有擬人化外形外，還具備更加智能化、多樣化的功能。幫助家庭成員擁有更多可掌控的時間來支配。同時得益于擬人化機制，小斯還具備溝通、情感模擬以及信息傳遞的功能，能夠深度融入人們的家庭生活中，成為家庭生活中的一員。且小斯還將與各種智能家居設(shè)備融為一體，共同為人們創(chuàng)造一個智能、舒適的生活環(huán)境，重新定義了家的概念。小斯作為智能家庭中的管家，由于搭載了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）集成技術(shù)。使它能夠?qū)⒏鞣N設(shè)備、傳感器、智能家居和其他物理對象連接到互聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通信網(wǎng)絡(luò)。通過IoT，小斯可以連接到各種傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器和安全攝像頭，來獲取家庭環(huán)境的大量實時信息。這些不同型號傳感器的數(shù)據(jù)被收集并傳輸?shù)叫∷沟闹醒胂到y(tǒng)。經(jīng)過深度學習和利用自身強大的人工智能算法深入分析大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以包括家庭成員的行為數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及語音和圖像數(shù)據(jù)。并將經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)提供給小斯這一強大的機器學習模型。讓它自動識別模式和關(guān)聯(lián)。并根據(jù)不同家庭成員使用習慣，以及使用需求。進行實時分析的結(jié)果，提供最優(yōu)化的方案。通過中央控制系統(tǒng)，管理各種設(shè)備之間的通信，使各種設(shè)備之間進行互動，幫助我們快速管理有限的家庭資源。提高資源利用率，減少水電等能源的浪費。且小斯由于具備更強大的自主學習和遷移學習的能力。它會將每一次任務(wù)執(zhí)行過程中得到的數(shù)據(jù)遷移到其他相關(guān)任務(wù)上。更好適應(yīng)不同的家庭成員和使用習慣，降低機器學習的成本。引入小斯作為未來智慧家庭的新成員，能夠有效利用互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)集成、人工智能和機器學習的科技進步成果，融合各種智能家居，學習人們的需求和行為，通過其自主決策的能力來提高人們?nèi)找嬖鲩L的生活質(zhì)量追求。減輕日常生活中的繁雜工作需要，使人們有更多地時間用來享受輕松愉快的家庭生活。小斯不僅是智能家庭的新管家，還會是家庭中的一員。擁有擬人化機制的小斯，具備情感模擬、溝通的功能。使它在全球老齡化人口不斷增加的今天，或許可以有效減少老年人生活中孤獨感增加這一普遍問題。現(xiàn)在，越來越多的老人發(fā)現(xiàn)他們的子女因工作和家庭等多重壓力，無法在日常生活中提供足夠的陪伴和情感支持。這種情況不僅影響到老人的生活質(zhì)量，還可能導致社交隔離、抑郁癥等心理健康問題。而發(fā)展出具有情感智能的小斯可能成為一種彌補。小斯可以成為這些孤獨老年人們的精神支持和伙伴。小斯可以通過攝像頭識別老年人的面部表情，利用自身強大的人工智能算法深入分析數(shù)據(jù)，并結(jié)合其他傳感器的信號。理解他們的情感狀態(tài)。通過語音識別和自然語言處理，小斯能夠理解老年人的語音指令，回答問題，進行對話。與老年人進行自然的語言交流，提高互動性，減輕老年人的生活負擔。除了滿足老年人在精神層面的需求，小斯還可以彌補老年人日益增長的護理需求。小斯還可以通過自身攜帶的多種傳感器技術(shù)來監(jiān)測老年人的生活狀況和健康狀況，以確保他們的生活條件適宜。如聲音傳感器可以檢測老年人是否需要幫助或緊急情況的發(fā)生。生命體征檢測設(shè)備可以實時監(jiān)測老年人的心率和血壓等健康數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過傳輸至小斯的中央控制系統(tǒng)，并利用人工智能技術(shù)分析和理解老年人的健康狀況。此外，小斯還可以利用高質(zhì)量的圖像傳輸和通信技術(shù)，與醫(yī)療專業(yè)人員進行遠程醫(yī)療咨詢。通過視頻通話，醫(yī)生可以與老年人交流，觀察他們的狀態(tài)，并提供建議或緊急援助。毋庸置疑，2050年，小斯將成為我們的重要伙伴，為我們的生活和工作提供不可或缺的支持。我們需要與這位新伙伴和諧共處，明智地利用它的潛力，以實現(xiàn)一個更加智能、便捷與和諧的社會。但不可忽視的是，隨著在工業(yè)和家庭領(lǐng)域扮演著重要角色的同時，小斯也必將對現(xiàn)有人類社會的倫理和法律體系發(fā)生沖擊，如何正確處理人機之間的關(guān)系，將成為未來的重要課題。“ 生生不息，繁榮昌盛。”小斯宛如宇宙一顆耀眼的恒星，將照亮人類的前程。（本文系研究生習作，團隊思考完成。曾韻濤：湘潭大學機械工程與力學學院研二學生；黎粵、張弛：湖南大學信息科學與工程學院研一學生；林樹銘：廣東工業(yè)大學機電工程學院研一學生。）
