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量子計算助力機器人沖破壁壘 化繭成蝶

作者:本站采編
來源:中關(guān)村在線
日期:2015-08-05 11:40:50
摘要:提到機器人,很多人或許就會想到電視中的變形金剛,機動戰(zhàn)士高達等等。但是現(xiàn)實中的機器人真的會有那么高大威猛機智嗎?據(jù)了解,相對于其它產(chǎn)業(yè)而言,機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度并不快。尤其是與成熟的電腦產(chǎn)業(yè)鏈相比,機器人(民用)的生態(tài)圈只能說是處于起步階段。

  提到機器人,很多人或許就會想到電視中的變形金剛,機動戰(zhàn)士高達等等。但是現(xiàn)實中的機器人真的會有那么高大威猛機智嗎?據(jù)了解,相對于其它產(chǎn)業(yè)而言,機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度并不快。尤其是與成熟的電腦產(chǎn)業(yè)鏈相比,機器人(民用)的生態(tài)圈只能說是處于起步階段。

量子計算助力機器人沖破壁壘 化繭成蝶

  以德國KUKA為代表的工業(yè)機器人可以實現(xiàn)高精度作業(yè)

  1、機器人到底怎么分類

  提到“機器人”,你最先想到的是什么?變形金剛?Macross、EVA、機動戰(zhàn)士高達?還是星球大戰(zhàn)里的R2-D2?可惜的是,這些在螢?zāi)簧蠈诺降粼臋C器人們,除了能在電視上看到之外,也就只能在漫畫書里過過眼癮、意淫意淫了。

  現(xiàn)實中的機器人離夢想中的還很遠,別說擎天柱、零號機、RX-78了,就是連R2-D2這樣機智、勇敢并時不時賣賣萌的人工智能,也只是造出了型而無法得其神。

  “Robot的中文釋義雖然是機器人,但在英文語意中,Robot沒有哪怕一點關(guān)于‘人’的意思”,這是國際人工智能聯(lián)合會主席Manuela M.Velso博士在前不久剛剛結(jié)束的“RoboCup 2015機器人世界杯產(chǎn)業(yè)峰會”上回答媒體提問時所談到的。

  聯(lián)系到現(xiàn)實世界中,并不是只有動漫中的變形金剛、高達這樣的人型人工智能才叫機器人。除此之外,機器人還包括工業(yè)機器人與特種機器人(服務(wù)機器人)兩大類,而在這兩個大類下面,還包括了眾多細分類型的機器人。在這些分類中,它們雖然都叫機器人,但并不都是以人型的方式出現(xiàn),比如現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)家庭化普及的掃地機器人就是很典型的非人型機器人代表。

  相對于其它產(chǎn)業(yè)而言,機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度并不快。一方面源于它所涉及到技術(shù)、硬件、研發(fā)等諸多方面都有極為嚴苛的要求,另一方面則是至今還沒有形成足夠完善的產(chǎn)業(yè)鏈,尤其是與成熟的電腦產(chǎn)業(yè)鏈相比,機器人(民用)的生態(tài)圈只能說是處于起步階段。

  理想與現(xiàn)實總有差距,而機器人世界的現(xiàn)實與理想天差地別,理想中機器人應(yīng)該是高大威猛、靈動自如,縱不能遨游太空,至少也可上天入地,閑時可做私家車,戰(zhàn)時可以敵萬人,而現(xiàn)實呢?甚至連R2-D2那樣的聰明、勇敢都難以做到。那么如今的機器人產(chǎn)業(yè)到底發(fā)展到什么程度?瓶頸又在哪里?未來會不會有機動戰(zhàn)士高達出現(xiàn)呢?今天就讓我們圍繞這些問題展開討論吧。

  2、20世紀的神奇100年

  20世紀偉大的發(fā)明有很多,機器人則是處于這座金字塔的頂端。它是高級整合控制論、機械電子、計算機科學、材料科學和仿生學等多門高精尖學科的綜合型產(chǎn)物。光看這些詞匯,我們就能夠感受到逼格有多高了。

  上世紀初期,捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》中,根據(jù)Robota(捷克文,原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文,原意為“工人”),創(chuàng)造出“Robot(機器人)”這個詞,從此,世界上有了對人工智能更接地氣的稱呼。

  1911年美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司制造的家用機器人Elektro。它由電纜控制,雖然不會做家務(wù),但它可以行走,會說77個字,甚至可以抽煙,從此,人們對機器人的憧憬更加具象化。

  1912年在整個機器人發(fā)展歷史上是極為重要的一年。美國科幻巨匠阿西莫夫在它的小說《我,機器人》引言里提出“機器人學的三大法則”,雖然這只是科幻小說里的創(chuàng)造,但后來卻成為學術(shù)界默認的研發(fā)原則,即“機器人三定律”。

  1914年美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人(機械手)(即世界上第一臺真正的機器人),并注冊了專利。它能夠按照不同的程序從事不同的工作,機器人第一次具備了通用性和與靈活性。

  在20世紀最初的二十年里,機器人由科幻走向現(xiàn)實,許多后世的準則、定理都誕生于這個時期,從而也成為近現(xiàn)代機器人產(chǎn)業(yè)的萌芽期。

  時間來到1959年,德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人,并成立了世界上第一家機器人制造工廠Unimation。由于英格伯格對工業(yè)機器人的研發(fā)和宣傳做出了巨大貢獻,因此他也被稱為“工業(yè)機器人之父”。

  從這一時期開始,雖然機器人在很長一段時間里并未被鮮明的劃分出類別,但卻悄然在工業(yè)與非工業(yè)的岔路口分道揚鑣,逐漸形成了今天的細分市場。

  時間再回溯到1962年-1963年,傳感器的應(yīng)用提高了機器人的可操作性。人們試著在機器人身上安裝各種各樣的傳感器,包括1961年恩斯特采用的觸覺傳感器,托莫維奇和博尼于1962年在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器,而1963年麥卡錫則開始在機器人中加入視覺傳感系統(tǒng),并在1964年,幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器,能識別并定位積木的機器人系統(tǒng)。從這一階段開始,機器人具備了基礎(chǔ)的“感知”能力,在機器的基礎(chǔ)上,它更加趨于“人”的意義,機器人開始向智能機器人進化。

  同時,從20世紀60年代開始,以美國麻省理工學院、斯坦福大學、英國愛丁堡大學等為代表的一流學府陸續(xù)成立了機器人實驗室。從而使機器人研發(fā)具備了更為廣泛、更加堅實的基礎(chǔ)。

  此后,從20世紀70年代至今,幾乎每隔一段時期都會有更為出色的機器人出現(xiàn)在世人面前,比如率先在家庭用戶中普及成功的索尼公司推出的犬型機器人AIBO(愛寶);在比如近些年大紅大紫四處演出的本田ASIMO;以及美國iRobot公司推出的目前銷量最大、商業(yè)化最徹底的家用掃地機器人Roomba等等。

  雖然至今依舊沒有機動戰(zhàn)士高達、變形金剛們出現(xiàn),但回過頭來看的話,機器人產(chǎn)業(yè)用了整整一個世紀的時間,從科幻徹底走向現(xiàn)實,從工廠逐步進入家庭。這,已經(jīng)是一次巨大的飛躍了。

  3、智能機器人何時普及?

  ·智能機器人何時普及?

  那么,如今的機器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何呢?我們不妨從機器人的分類來談?wù)劇?/p>

  ·工業(yè)機器人成熟,占比最大

  首先,目前整個機器人產(chǎn)業(yè)占比最大的是工業(yè)機器人,而工業(yè)機器人的技術(shù)又相對更加成熟。

  在工業(yè)機器人當中,機械臂所占比重極大。目前世界上主要的機械臂生產(chǎn)商來自日本與德國,這主要是因為機械臂中的核心部分質(zhì)疑的減速器,其主要制造商大都來自日本與德國,如擁有400多年歷史的日本住友集團,其影響力達到了一旦住友停止生產(chǎn)減速器,那么全球機器人產(chǎn)業(yè)都可能會陷入停滯狀態(tài)的地步。

  由此可見,機器人產(chǎn)業(yè)與其它產(chǎn)業(yè)不同的是,掌握核心技術(shù)的廠商非常稀有,幾乎沒有可能被山寨。

  以德國KUKA為代表的工業(yè)機器人可以實現(xiàn)高精度作業(yè)

  ·民用機器人剛剛普及

  在非工業(yè)機器人分類中,民用機器人是近年來才開始普及的,其中最具代表性的就是科沃斯的掃地機器人。其它民用機器人的普及還有很長的路要走。

  那么為什么掃地機器人能夠普及呢?

  其一,價格便宜。各類型民用機器人無法在民間普及,最大的原因在于其成本、售價高昂,少則10萬元,多則數(shù)十萬、上百萬,普及起來并不容易。

  其二,能夠幫人做不想做的事情。沒有多少人會覺得我天生就喜歡掃地,同時掃地這項工作多數(shù)時候除了能讓環(huán)境變得更好一些,對人自身并沒有什么助益,而使用機器人去完成這項“無意義”的工作,就顯得頗為必要了。

  其實在科沃斯之前,索尼于1999元開始制造的機器狗Aibo曾經(jīng)掀起了一段熱潮。這款寵物機器人一上市就銷售一空,在1999年到2006年之間,索尼銷售了總共超過15萬只Aibo,然而索尼后來以公司業(yè)績不佳、削減開支、以及缺少零部件為由停止了Aibo的生產(chǎn),結(jié)束了一段民用機器人的神話。

  ·智能機器人是未來方向

  其實無論是工業(yè)機器人還是非工業(yè)的掃地機器人、寵物機器人等等,都與理想中的機器人相距甚遠。人們一方面擔心人工智能擁有“智慧”之后對人類本身造成威脅,同時又希望冰冷的機器人能夠做到善解人意,能夠幫助人們排憂解難,因此,現(xiàn)在以及未來機器人產(chǎn)業(yè)的主要方向,就是智能機器人的發(fā)展。

  本田ASIMO人見人愛,但造價高達百萬美金,演出一次的費用數(shù)萬美金

  智能機器人的發(fā)展需要大量先進傳感器的支持,同時需要大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng) 、人工智能等技術(shù)的通力合作才能夠完成,機器人能否具備“自主意識”,能否自主判斷人的需求,是一件說起來簡單,但做起來極為困難的事情,目前還遠遠沒有達到“理想狀態(tài)”。

  4、突破瓶頸化繭成蝶

  ·突破瓶頸化繭成蝶

  機器人產(chǎn)業(yè),尤其是中國機器人產(chǎn)業(yè)依然處在相對初級的階段,在這個階段里,既有技術(shù)的全面突破,同時又會有眾多的瓶頸扼制著產(chǎn)業(yè)咽喉,那么機器人產(chǎn)業(yè)瓶頸到底在哪?如何去突破這些瓶頸呢?

  ·產(chǎn)業(yè)鏈不完整

  英特爾機器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理、物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部副總裁倪建安先生說,“與電腦產(chǎn)業(yè)成熟的產(chǎn)業(yè)鏈相比,機器人產(chǎn)業(yè)無論是生態(tài)圈還是產(chǎn)業(yè)鏈本身,都處在相對不夠發(fā)達的階段”。從這句話透露出來的信息我們可以看出,機器人之所以無法大范圍的普及到民間,最根本的原因其實就在于產(chǎn)業(yè)鏈的稚嫩。

  拿電腦產(chǎn)業(yè)鏈來做對比就很容易理解了,從模具到硬件、到物流,電腦產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常成熟,生產(chǎn)一臺電腦的成本與幾年前、十幾年前相比已經(jīng)大幅下降,最終體現(xiàn)的就是產(chǎn)品本身的低價格。而機器人產(chǎn)業(yè)鏈尚處于初級階段,設(shè)計、制造成本、技術(shù)成本、人工成本都無法像電腦產(chǎn)業(yè)那么低,而價格無法下調(diào)就造成了產(chǎn)品普及的困難。

  ·核心技術(shù)掌握在少數(shù)人手里

  除了產(chǎn)業(yè)鏈本身不夠成熟之外,核心技術(shù)掌握在少數(shù)廠商手里也是不爭的事實。同樣拿電腦產(chǎn)品來做對比就會發(fā)現(xiàn),攢一臺電腦基本已經(jīng)沒有任何門檻,即便你沒有自己的模具設(shè)計團隊、沒有模具生產(chǎn)工廠,你也可以通過購買公模來打造出電腦產(chǎn)品。

  機器人就不同了,即便擺脫了各種各樣的硬件門檻,到頭來沒有核心技術(shù)支持,也只能是紙上談兵,無法做出一款成功的產(chǎn)品。

  ·造價昂貴

  第三個方面就是我們一直在說的價格問題。

  由于產(chǎn)業(yè)鏈相對稚嫩、核心技術(shù)不夠開放,因此很多廉價的生產(chǎn)企業(yè)無法介入到其中,致使機器人從成本到產(chǎn)量都很難在價格方面尋求更多的空間。高價格阻礙了機器人的發(fā)展,然而在現(xiàn)階段,又很難避免高價格的問題,因此機器人的受眾只能是極少數(shù)。同時我們也能夠了解為什么工業(yè)機器人所占比重會更大了。

  ·如何突破現(xiàn)有瓶頸?

  既然有了瓶頸,想要尋求發(fā)展就需要打破瓶頸,而歸根到底是讓機器人的價格降下來,實用性提上去,最終能夠成為普通大眾用戶都能消費得起的產(chǎn)品。那么要想做到這些,目前來看就需要做到以下幾個方面:

  首先,構(gòu)建生態(tài)圈,讓產(chǎn)業(yè)鏈走向成熟。其實時下的機器人產(chǎn)業(yè)就像是十幾年前的電腦產(chǎn)業(yè)一樣,面臨產(chǎn)業(yè)鏈不完整、生態(tài)圈不夠成熟的尷尬境地。而要想使得機器人迅速在除工業(yè)領(lǐng)域之外的區(qū)域普及,最根本之處就在于構(gòu)建完整生態(tài)圈,讓產(chǎn)業(yè)鏈迅速走向成熟,這樣就能夠降低成本,讓機器人的價格降下來。

  其次,既然談到降低成本,那么怎么樣才能實現(xiàn)成本的降低呢?以英特爾為例,近年來英特爾開始大力倡導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng),同時伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算等未來趨勢推出了一系列新型硬件平臺,如Edison開發(fā)平臺、RealSense實感技術(shù)等。

  這些平臺與技術(shù)的特點就在于技術(shù)架構(gòu)開放、成本較低且具有高度的標準化,利用這些技術(shù),可以縮減機器人的開發(fā)成本、可以縮減部分傳感器的成本,可以縮減技術(shù)人員的學習成本,當這些成本逐一下降之后,也就意味著機器人在整體成本上有一個相對大幅度的下降。以往10萬元的機器人,或許就可以降成本下降一半甚至更多。其結(jié)果帶來的就是機器人民用化普及的加速,同時也能夠促成產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)圈的快速成熟。

  最后,就是如何讓機器人變得更有用,而不是陷入噱頭的泥淖。掃地機器人之所以成為最先普及的民用機器人,最主要原因是它代替人做了人不想做的事情,且價格合理、足夠智能。而更多的機器人同樣在朝著這個方向發(fā)展。

  其實就像是電腦處理器性能提升功耗降低的發(fā)展軌跡一樣,機器人的發(fā)展是尋求價格與實用性之間的平衡,當這些因素都達到一定標準的時候,智能機器人產(chǎn)業(yè)必將迎來迅速的增長與全面的爆發(fā),同時也將終結(jié)現(xiàn)下各自為戰(zhàn)的時代。

  5、機動戰(zhàn)士真的只是一個夢?

  ·機動戰(zhàn)士真的只是一個夢?

  曾經(jīng)我們都有一個夢想,或駕駛著骷髏戰(zhàn)機、或駕駛著RX-78、ZZ決戰(zhàn)于地月之間;亦或是能有一個變形金剛朋友在我們遇到危險的時候幫助我們渡過難關(guān)。然而這些夢想無論是過去、現(xiàn)在還是未來,或許都只會是夢想而已。

  機動戰(zhàn)士高達可以說是綜合素質(zhì)最強的機器人,然而作為高達迷,我們很多時候在探討這樣一個問題,“為什么現(xiàn)實中沒有機動戰(zhàn)士呢?是技術(shù)不到位?還是造價太高傷不起?”

  從筆者對之前整個機器人產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀整合,我想大致可以看出一些問題。

  首先,機器人產(chǎn)業(yè)鏈不夠成熟,致使機動戰(zhàn)士很難形成量產(chǎn),而機動戰(zhàn)士又主要是用于戰(zhàn)爭,沒有一定的量,除非是能夠造出強襲自由、00、獨角獸這種級別的,否則普通的幾臺扎古、幾臺吉姆很難在實際作戰(zhàn)中起到作用。

  其次,機動戰(zhàn)士少則數(shù)十米、多則上百米,如此大的目標在戰(zhàn)場上如果沒有靈動的身手,目前來看只能是炮灰,因為人類所現(xiàn)有的外殼材料很難抵擋炮火的連續(xù)轟擊。

  第三點,機動戰(zhàn)士龐大的體積需要有足夠的動力來做支持,強勁動力的基礎(chǔ)又在于要有足夠的燃料做支持。先不說目前人類有沒有足夠強大的發(fā)動機保證機動戰(zhàn)士靈活自如的運轉(zhuǎn),單單是以目前人類常見燃料的蒸汽、電、油、天然氣來看,就基本無法滿足機動戰(zhàn)士的動力支持。畢竟零號機的續(xù)航能力有目共睹,這里就不多做贅述了。即便是用00的太陽能動力,在人類現(xiàn)有的技術(shù)支持下,也很難得到令人滿意的轉(zhuǎn)化率。

  最后就是駕駛員的安全性。假如人類有了能夠抗住現(xiàn)有核彈級別的材料,那么如何做到在高速運動中保證駕駛員不被重力、慣性力所撕毀也是需要考慮的重要問題。

  談到這里可能有朋友會問了,“說機器人產(chǎn)業(yè)你丫扯什么機動戰(zhàn)士高達?”

  其實我只是想讓大家明白,目前的機器人產(chǎn)業(yè)整體情況相對于最理想的狀態(tài)還有多少路要走,還有多少技術(shù)性問題、多少材料、動力問題等待人類去攻克。

  6、量子計算助力機器人沖破壁壘

  ·量子計算助力機器人沖破壁壘

  機器人產(chǎn)業(yè)的未來在哪里?還是機械臂、掃地機器人嗎?我想并不是??纯幢咎锏腁SIMO,以及近些年來人工智能的高速發(fā)展就會明白,未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將從機器人走向智能機器人,從被動的、“聽從”指令指揮的機器人變成“主動的”、甚至具有一定智慧的機器人。

  或許它們像萌萌的大白,或許它們像神奇的哆啦A夢,無論怎樣,未來的機器人都不會是時下這些冰冷的機器。

  然而,想要讓機器人變得聰明僅靠現(xiàn)在的計算能力還是無法達到最為理想的效果,不過在未來,隨著量子計算機的發(fā)展,高度的人工智能將成為現(xiàn)實。通過強大的量子算法,一些經(jīng)典算法不可能完成的任務(wù)將迎刃而解,帶量子任務(wù)處理的機器人可以擁有出色的學習能力,從而具備“學習的意識”。

  其實,說是未來也并不遙遠,2014年5月,Google已經(jīng)與NASA合建了Quantum AI Lab.,即量子人工智能,憑借這些頂尖機構(gòu)的努力,量子計算的發(fā)展必將加速。

  此外,現(xiàn)階段整個機器人產(chǎn)業(yè)在做、或者說能做的事情也有不少:

  其一,讓機器人設(shè)計更容易;

  其二,讓機器人更加智能;

  其三,加強行業(yè)協(xié)作,促進生態(tài)圈構(gòu)建與完善;

  其四,縮短新技術(shù)、新產(chǎn)品上市時間。

  同時,建立機器人開放創(chuàng)新平臺,促進機器人技術(shù)標準化,推進國內(nèi)外交流等動作,也是促進機器人產(chǎn)業(yè)走向高速發(fā)展的強心劑。

  當未來的某一天,你在大白的呵護下從清晨醒來、洗簌、美美的吃一頓服務(wù)機器人做的早餐,跟機器貓扯皮,聊聊昨天發(fā)生的事情,然后打開車庫駕駛著大黃蜂去上班,亦或是駕著Unicorn Gundam保衛(wèi)這顆星球,請不要忘記,曾經(jīng)的它們只活躍在動漫中……

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