2050年：人形機(jī)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(jī)器人有限公司 發(fā)布時間：11/15/2023
2050年：人形機(jī)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(jī)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(jī)共生的真實(shí)寫照。1886年，由法國作家利爾亞當(dāng)創(chuàng)作的小說《未來夏娃》中，將外表類似人的機(jī)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(jī)器人》中引入了“機(jī)器人”這一概念?！皺C(jī)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(jī)器人三定律”，即機(jī)器人不得傷害人類，或坐視人類受到傷害；機(jī)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(jī)器人可以保護(hù)自己。到現(xiàn)在為止，這三條原則已經(jīng)通過影視、文學(xué)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(jī)器人實(shí)驗(yàn)裝置的誕生，標(biāo)志著“機(jī)器人”正式進(jìn)入到了工業(yè)領(lǐng)域。1961年，美國麻省理工學(xué)院(MIT)林肯實(shí)驗(yàn)室將具備接觸傳感器的遙控操縱器與計算機(jī)連接起來，讓機(jī)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(jī)圖像處理和物體辨識的研究也取得了巨大的進(jìn)展，機(jī)器人因此獲得了“看”的能力。20世紀(jì)70年代。機(jī)器人技術(shù)開始成為專門的學(xué)科被研究，并隨著80年代計算機(jī)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，機(jī)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(jì)的當(dāng)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(jìn)行制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，機(jī)器人替代人工的熱潮開始興起。此時的“機(jī)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(jī)器人的發(fā)展歷史，展望未來。可以預(yù)見的是，當(dāng)時間繼續(xù)前進(jìn)來到2050年，一種類人一樣思考的人形機(jī)器人（這里稱為“小斯”方便指代）將會誕生，得益于計算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)、運(yùn)動捕捉、機(jī)械設(shè)計等多項(xiàng)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(jìn)行枯燥無味的重復(fù)性勞作，甚至能完成人類無法進(jìn)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(jī)器人領(lǐng)域的前沿，小斯的存在將會推動整個社會的前進(jìn)，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(shí)的發(fā)展趨勢進(jìn)行合理推斷，從機(jī)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(jī)共存”新時代。1959年人們就嘗試把機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人已經(jīng)是波瀾不驚了?，F(xiàn)有的工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人承擔(dān)著重復(fù)性、高強(qiáng)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(jìn)步和計算能力的提升，機(jī)器人將具備更強(qiáng)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(jìn)自身的決策和行為。這些進(jìn)步讓小斯能夠完成各種更加復(fù)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(fù)雜的角色，例如擔(dān)當(dāng)車間主管的角色，引領(lǐng)制造業(yè)進(jìn)入一個全新的時代。2050年，小斯具備更強(qiáng)大的自主學(xué)習(xí)和遷移學(xué)習(xí)能力。自主學(xué)習(xí)指的是機(jī)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(xué)習(xí)則是指機(jī)器可以將在一個任務(wù)上學(xué)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(jī)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(xùn)練的時間和成本。小斯在進(jìn)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(jī)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(xué)會怎么讓這個具體的車間系統(tǒng)達(dá)到一個最優(yōu)的運(yùn)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(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，在車間的工作之中學(xué)習(xí)，找到讓車間更加高效的工作方式，并且舉一反三，將學(xué)到的技巧運(yùn)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(xué)習(xí)，找出更加適合的工作方式，做到因地制宜。而且當(dāng)你把小斯換到一個新車間，它也能快速的進(jìn)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(duì)，小斯可以通過物聯(lián)網(wǎng)和車間中的設(shè)備以及其他機(jī)器人進(jìn)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(jìn)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(xiàng)事務(wù)，并相應(yīng)的調(diào)整車間里其他機(jī)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(shí)時需求做出決策，使生產(chǎn)流程更加高效、靈活和準(zhǔn)確。小斯可以監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測潛在故障，并主動采取維護(hù)措施，從而降低停機(jī)時間和維修成本。小斯當(dāng)車間主任可以有很明顯的優(yōu)勢，但這需要進(jìn)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(shí)，為其智能化提供更大的助力。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人之間和機(jī)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(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)，與其他機(jī)器人、設(shè)備進(jìn)行無縫溝通和協(xié)作。同時，在2050年它們會使用新型的機(jī)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(jī)器人語（Robotic Language）。這種語言基于人工智能技術(shù)，使得機(jī)器人能夠自己理解、學(xué)習(xí)和交流。機(jī)器人語具有以下幾個重要的特點(diǎn)：（1）以自然語言為基礎(chǔ)：機(jī)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(jī)器人語以自然語言為基礎(chǔ)提供了基礎(chǔ)。機(jī)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(jī)器人的交流，（2）包含圖像：機(jī)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(jī)器人可以通過視覺信息進(jìn)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(jī)器人語支持個性化定制，不同的機(jī)器人可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行學(xué)習(xí)和改進(jìn)，例如機(jī)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(hù)：機(jī)器人語的設(shè)計也充分考慮了隱私保護(hù)，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(qiáng)機(jī)器人之間的協(xié)作、機(jī)器人與人類的協(xié)作，進(jìn)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(jìn)入一個全新的發(fā)展階段。隨著類人機(jī)器人領(lǐng)域的不斷發(fā)展，類人機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、智能化也在不斷的優(yōu)化和改進(jìn)。機(jī)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(jī)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(jī)器人的出現(xiàn)不僅僅是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)，更是人類對自我的認(rèn)識和理解不斷提升而衍生的產(chǎn)物。類人機(jī)器人不同于傳統(tǒng)機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)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(jī)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(shí)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(shí)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(xué)習(xí)和利用自身強(qiáng)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(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)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(xí)慣，以及使用需求。進(jìn)行實(shí)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(jìn)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(fèi)。且小斯由于具備更強(qiáng)大的自主學(xué)習(xí)和遷移學(xué)習(xí)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(xí)慣，降低機(jī)器學(xué)習(xí)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(jī)器學(xué)習(xí)的科技進(jìn)步成果，融合各種智能家居，學(xué)習(xí)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(jī)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(dú)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(dǎo)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(bǔ)。小斯可以成為這些孤獨(dú)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(qiáng)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(jìn)行對話。與老年人進(jìn)行自然的語言交流，提高互動性，減輕老年人的生活負(fù)擔(dān)。除了滿足老年人在精神層面的需求，小斯還可以彌補(bǔ)老年人日益增長的護(hù)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(shí)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(jìn)行遠(yuǎn)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(shí)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(jī)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(xí)作，團(tuán)隊(duì)思考完成。曾韻濤：湘潭大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院研二學(xué)生；黎粵、張弛：湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院研一學(xué)生；林樹銘：廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院研一學(xué)生。）
