目前的機(jī)器人已經(jīng)能夠勝任精確、重復(fù)性的工作，但很多時(shí)候，它還不能夠靈活地為新任務(wù)進(jìn)行自我調(diào)整，也不能應(yīng)付一個(gè)不熟悉的或不確定的情景。不過，這些情況都在發(fā)生改變，機(jī)器人正在變得更加智能。我們不禁要問，讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能的關(guān)鍵技術(shù)到底是什么?這些技術(shù)在最近十年會(huì)發(fā)展到什么程度?整個(gè)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景將會(huì)如何?
感知、認(rèn)知和行為控制
機(jī)器人的技術(shù)按照通常的理解分為三個(gè)部分，感知、認(rèn)知和行為控制。感知主要是基于視覺，聽覺及各種傳感器的信息處理;認(rèn)知部分則負(fù)責(zé)更高層的語(yǔ)義處理，如推理，規(guī)劃，記憶，學(xué)習(xí)等;行為控制部分專門對(duì)機(jī)器人的行為進(jìn)行控制。
提到機(jī)器人，一個(gè)最近經(jīng)常提及的詞是人工智能。人工智能是用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)類似于人的智能行為的一門學(xué)科。機(jī)器人本身即是人工智能的一個(gè)終極應(yīng)用目標(biāo)之一。所以談到機(jī)器人，人們很容易聯(lián)想到人工智能。人工智能的確對(duì)于機(jī)器人非常重要，上面提到的三個(gè)部分的技術(shù)都與人工智能相關(guān)。
從應(yīng)用角度看，機(jī)器人由于有一定的自主性，能與人和環(huán)境交互，與之前的計(jì)算設(shè)備(包括電腦，手機(jī)等)相比，對(duì)智能的要求較高，這也是人工智能逐漸受到關(guān)注的一個(gè)原因。
傳統(tǒng)的人工智能做為一門學(xué)科，起源于20世紀(jì)50年代的達(dá)特茅斯會(huì)議，后來(lái)經(jīng)過幾次大起大落，在基礎(chǔ)理論和方法上積累了豐富的成果。從早期的符號(hào)計(jì)算系統(tǒng)，到專家系統(tǒng)，再到90年代發(fā)展起來(lái)的機(jī)器學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)分析，都可以算是人工智能的范疇。在圖像、語(yǔ)音、搜索、數(shù)據(jù)挖掘、社會(huì)計(jì)算等領(lǐng)域，又派生出了一些相關(guān)的應(yīng)用研究。其中與機(jī)器人聯(lián)系較為緊密的包括計(jì)算機(jī)視覺，語(yǔ)音和自然語(yǔ)言處理，還有智能體(Agent)等。
從技術(shù)上看，人工智能要達(dá)到人類級(jí)別的智能，要走的路還非常遠(yuǎn)，因?yàn)槟壳皩?duì)人的智能機(jī)理尚未研究清楚。但從實(shí)用角度看，根據(jù)目前技術(shù)的進(jìn)展，如果能夠部分模擬人的智能行為(比如認(rèn)出主人并進(jìn)行相應(yīng)的交互)并達(dá)到較好的用戶體驗(yàn)，將會(huì)在短期內(nèi)取得突破性進(jìn)展。當(dāng)然這在技術(shù)研發(fā)上還需進(jìn)一步解決技術(shù)的實(shí)用性、魯棒性問題。畢竟以往的不少機(jī)器人都還在實(shí)驗(yàn)室或者受限的環(huán)境中(比如養(yǎng)老院)進(jìn)行研發(fā)和測(cè)試，而新興的家庭服務(wù)機(jī)器人，將在家庭環(huán)境中獨(dú)立或者半獨(dú)立地(通過與人的協(xié)作)完成某些服務(wù)，這對(duì)技術(shù)的魯棒性提出了更高要求。其中的一些，如計(jì)算機(jī)視覺、語(yǔ)音識(shí)別等核心技術(shù)還在不斷地改進(jìn)中，還沒有發(fā)展到完全成熟。所有這些，都決定了需相當(dāng)深入的研發(fā)工作，才能實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)用化、智能化的家庭服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)。
機(jī)器人不是一堆機(jī)械和芯片
在以往對(duì)服務(wù)機(jī)器人的研究中，一個(gè)典型的目標(biāo)應(yīng)用是機(jī)器人可以做家務(wù)勞動(dòng)，這就要求機(jī)器人可以用手臂去操作物體(抓放)。在這些方面的研究雖然較多，但從目前的技術(shù)進(jìn)展看，在幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人做家務(wù)勞動(dòng)，仍有諸多的挑戰(zhàn)。
1、目前的機(jī)器人，尤其是人形機(jī)器人的成本過高。舉例說(shuō)，一條機(jī)器人的手臂可能需幾萬(wàn)美元，而機(jī)器人的手部就需要1萬(wàn)多美元，工業(yè)機(jī)器人維修，整個(gè)機(jī)器人的造價(jià)，更是普通家庭無(wú)法承受的。
2、機(jī)械手的靈巧程度，仍然難以和人手相媲美。
3、在安全性方面也存在需要解決的問題。有著鋼鐵之軀的機(jī)器人一旦進(jìn)入家庭，由于程序錯(cuò)誤，不小心揮揮手、伸伸胳膊，KUKA機(jī)器人維修，都可能對(duì)血肉之軀的人造成巨大傷害。
機(jī)器人如果暫時(shí)不能做家務(wù)勞動(dòng)那又有何用，這是不少人關(guān)心的一個(gè)問題。如果不能應(yīng)用，機(jī)器人不過是一堆機(jī)械和芯片而已。目前除了類似掃地機(jī)器人這樣能夠?qū)崿F(xiàn)比較單一功能的機(jī)器人外，還有不少機(jī)器人的用途正在發(fā)展之中。
機(jī)器人作為一個(gè)新型智能設(shè)備，普通用戶最關(guān)心的是機(jī)器人可以為他們做些什么?如前文所述，機(jī)器人目前還難以實(shí)現(xiàn)類似做家務(wù)這樣的應(yīng)用。而要達(dá)到人的智力水平，也還需要較長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間。所以在應(yīng)用方面也需要針對(duì)人工智能技術(shù)，特別是感知認(rèn)知技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，要充分利用最新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在過去看來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)的功能。預(yù)計(jì)未來(lái)十年，市場(chǎng)上出現(xiàn)的服務(wù)機(jī)器人將具有以下特點(diǎn)。
1、機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)低成本。在前文中提到，如果讓服務(wù)機(jī)器人進(jìn)入專業(yè)或家庭服務(wù)領(lǐng)域，成本需足夠低。專業(yè)服務(wù)機(jī)器人的成本可以相對(duì)高些，而家庭服機(jī)器人則需嚴(yán)格控制成本。
2、機(jī)器人將擁有多功能特點(diǎn)。目前在家庭中使用的服務(wù)機(jī)器人主要是掃地機(jī)器人這樣能夠?qū)崿F(xiàn)單一功能的機(jī)器人。未來(lái)多功能的機(jī)器人將有較大的發(fā)展，出于成本考慮，機(jī)器人中的某些處理器將可以用于多種應(yīng)用。同時(shí)隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用將越來(lái)越多，機(jī)器人將可以像人一樣完成不同的任務(wù)。
3、具有獨(dú)特的應(yīng)用。這是用戶購(gòu)買使用服務(wù)機(jī)器人的主要?jiǎng)訖C(jī)，這些應(yīng)用不是簡(jiǎn)單移植已有的電腦或手機(jī)的應(yīng)用，而是具有獨(dú)特的機(jī)器人應(yīng)用的特點(diǎn)，如自主性，操控類似于人并能夠與人進(jìn)行互動(dòng)等。
4、可與人協(xié)作完成任務(wù)。因?yàn)闄C(jī)器人是為人服務(wù)的，所以需要與人進(jìn)行多方面的互動(dòng)，以了解主人對(duì)服務(wù)的需求。另一方面是受制于機(jī)器人的智能和人相比還是有很大差距，所以有些任務(wù)還不能獨(dú)立完成，需借助于人的幫助才能完成。
5、機(jī)器人將有高安全性特點(diǎn)。這包含信息安全和物理安全兩方面。即不給用戶帶來(lái)安全隱患，甚至能主動(dòng)檢測(cè)并制止一些有潛在安全威脅的行為。著名的阿西莫夫三大定律，規(guī)定了基本的機(jī)器人安全規(guī)則。當(dāng)然如何具體實(shí)現(xiàn)這些安全性，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，尤其是物理安全，還需要在機(jī)器人硬件和軟件上下功夫。
家庭服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人的未來(lái)將會(huì)如何發(fā)展，已成為業(yè)界關(guān)心的話題。
家庭服務(wù)機(jī)器人將會(huì)實(shí)現(xiàn)如下幾類較典型的應(yīng)用。
1、家庭服務(wù)機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)各種助手類的應(yīng)用。智能手機(jī)上流行的個(gè)人助理軟件(Siri，Cortana等)，將從虛擬的無(wú)形演變?yōu)橛形锢硗庑蔚臋C(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。可以設(shè)想，機(jī)器人助手可以幫用戶查詢一些如：天氣，限行尾號(hào)等信息，或?qū)τ脩暨M(jìn)行提醒。聽上去好像與手機(jī)上的體驗(yàn)并無(wú)區(qū)別，但實(shí)際上在體驗(yàn)上已有不少改變。用戶和機(jī)器人互動(dòng)的時(shí)候可用更自然的方式，像和人交流一樣，甚至可以看到機(jī)器人的表情，使服務(wù)顯得更加個(gè)性化。除了這些應(yīng)用，服務(wù)機(jī)器人還可在更多的場(chǎng)景中作為人的助手。比如服務(wù)機(jī)器人可以作為人的健身助手，當(dāng)人在健身的時(shí)候，機(jī)器人可像健身教練一樣提供一些建議。相信此類應(yīng)用隨著技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)越來(lái)越豐富。
2、家庭服務(wù)機(jī)器人將助力少兒教育。因?yàn)榉⻊?wù)機(jī)器人具有自主性和移動(dòng)性，將會(huì)為少兒教育帶來(lái)無(wú)限的可能和更廣泛的應(yīng)用空間。