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2050年:人形机器人在工业与家庭的未来展望

发布者:广东顺德BSport体育官网机器人有限公司   发布时间:11/15/2023

2050年:人形机器人在工业与家庭的未来展望

胡余良 曾韵涛 黎粤 张弛 林树铭

在人类文明的漫长历程中,星光与日月始终为我们指引方向。时光流转至2050年,与人外形和思维极为相似的机器人——小斯,带着无尽的好奇和探索,走入了我们的生活。这不是科幻,而是2050年人机共生的真实写照。
前言
1886年,由法国作家利尔亚当创作的小说《未来夏娃》中将外表类似人的机器“安德罗丁”(android)
1920年,捷克作家卡雷尔·恰佩克首次在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中引入了“机器人”这一概念。“机器人”一词首次出现在了人们的视野里。
1940年,美籍作家艾萨克·阿西莫夫提出了最经典的“机器人三定律,即机器人不得伤害人类,或坐视人类受到伤害;机器人必须服从人类命令,除非命令与第一法则发生冲突;在不违背第一或第二法则之下,机器人可以保护自己。到现在为止,这三条原则已经通过影视、文学等作品被普罗大众所熟知。
1954年,美国戴沃尔设计并制作世界上第一台机器人实验装置的诞生标志着“机器人”正式进入到了工业领域。
1961年,美国麻省理工学院(MIT)林肯实验室将具备接触传感器的遥控操纵器与计算机连接起来,机器人获得了“摸”的能力。接着,利用电视摄像头作为输入的计算机图像处理和物体辨识的研究也取得了巨大的进展,机器人因此获得了“看”的能力
20世纪70年代。机器人技术开始成为专门的学科被研究,并随着80年代计算机和传感器技术的发展,机器人技术已经具备了初步的感知和反馈能力,开始逐步应用于工业生产中。
21世纪的当下,随着劳动力成本的上升和技术的更迭世界各国纷纷开始进行制造业的转型与升级,机器人替代人工的热潮开始兴起。此时的“机器人”正如其名字中的“人”字一样,开始与真正的人类越来越接近,也逐渐开始接替一些过去由人类完成的工作
梳理机器人的发展历史展望未来。可以预见的是,当时间继续前进来到2050年,一种类人一样思考的人形机器人(这里称为小斯方便指代将会诞生,得益于计算机视觉、深度学习、运动捕捉、机械设计等多项技术的融合发展在不同的领域里,小斯们不仅能够替代人类进行枯燥无味的重复性劳作,甚至能完成人类无法进行的高难度工作,极大地提升生产力以及丰富人类的情感生活。作为机器人领域的前沿,小斯的存在将会推动整个社会的前进,在人类浩瀚如海的历史长河中留下浓抹重彩的一笔。
我们将基于现实的发展趋势进行合理推断,从机器人在工业领域、家庭领域的应用来畅想即将莅临的“人机共存”新时代。
1、工业领域的小斯
1.1工厂的新领队
1959年人们就尝试把机器人用于工业领域。乔治·德沃尔和约瑟·英格柏格发明了世界上第一台工业机器人,命名为Unimate(尤尼梅特),意思是“万能自动”。随着制造业智能化的发展,机器人在生产线上已经得到了广泛的应用,我们现在对于工厂里出现机器人已经是波澜不惊了。现有的工业领域的机器人承担着重复性、高强度的工作,它们和人类协同工作,大大提高了生产效率。而随着人工智能技术的进步和计算能力的提升,机器人将具备更强大的数据处理和模式识别能力,能够从大量的数据中提取有用的信息,并借此改进自身的决策和行为。这些进步让小斯能够完成各种更加复杂的工作,2050年,小斯将不仅仅作为人类的助手,它还能胜任更加复杂的角色,例如担当车间主管的角色,引领制造业进入一个全新的时代。
2050年,小斯具备更强大的自主学习和迁移学习能力。自主学习指的是机器能够通过与环境的交互主动地获取新的知识和技能,从而不断提升自己的能力。迁移学习则是指机器可以将在一个任务上学到的知识和技能迁移到其他相关任务上。这种能力的提升将使得机器人更加适应不同的生产环境和工艺流程,减少了重新训练的时间和成本。小斯在进入到一个新的环境之中时,它出厂时自带的庞大的数据库告诉了小斯很多工厂的专业知识了,这已经足够让小斯成为一个专业的车间主任。但小斯仍然不仅仅满足于此,它明白仅仅机械地引用这些知识时不够的,具体问题需要具体分析。而且车间是一个庞大的系统,小斯要学会怎么让这个具体的车间系统达到一个最优的运作状态,而这些是它出厂的知识里还没有的,仅仅靠这些知识它不能成为一名杰出的车间主任。它会凭借自己强大的学习能力,在车间的工作之中学习,找到让车间更加高效的工作方式,并且举一反三,将学到的技巧运用于更多的地方。小斯生来就是一个专业的车间主任,它还能通过自主学习,找出更加适合的工作方式,做到因地制宜。而且当你把小斯换到一个新车间,它也能快速的进入状态,在新的车间里做一个出色的车间主任。
作为工厂的新领队,小斯可以通过物联网和车间中的设备以及其他机器人进行连接,从中接受大量的数据,并且借助自己的人工智能算法分析大量数据。这让小斯将可以收集、存储和分析大量的生产数据、设备状态信息以及产品质量数据等。通过对这些数据进行深入分析和挖掘,在一个现代化的大型车间里,小斯可以更好地处理生产过程中的各项事务,并相应的调整车间里其他机器的工作,从而提高生产效率和产品质量。小斯还可以根据实时需求做出决策,使生产流程更加高效、灵活和准确。小斯可以监控设备运行状态,预测潜在故障,并主动采取维护措施,从而降低停机时间和维修成本。
小斯当车间主任可以有很明显的优势,但这需要进行大量的计算,而类脑计算、量子计算技术的突破将这一切变为现实,为其智能化提供更大的助力。
1.2超强的沟通能力
在工业领域,机器人之间和机器人与人之间的交流变得更加高效和直观。小斯可以借助先进的物联网交互技术,与其他机器人、设备进行无缝沟通和协作。同时,在2050年它们会使用新型的机器人语言,为小斯的交流提供助力。小斯们之间的交流及其与人的沟通将不再是简单的编程代码,而是一种全新的语言——机器人语(Robotic Language)。这种语言基于人工智能技术,使得机器人能够自己理解、学习和交流。机器人语具有以下几个重要的特点:
1)以自然语言为基础:机器人采用了自然语言处理技术,能够理解人类语言的基本结构和含义,这为机器人语以自然语言为基础提供了基础。机器人直接使用这样的语言交流省略了繁琐的转化步骤,大大方便人类于机器人的交流,
2)包含图像:机器人还结合了图像处理技术,能够精确了解一幅图像想传递的信息。这使得机器人可以通过视觉信息进行交流,省略了大段大段的繁琐的文字描述。
3)个性化定制:机器人语支持个性化定制,不同的机器人可以根据自己的需求进行学习和改进,例如机器人可以根据和自己交流的人的国家不同,转换为不同的自然语言基底。
4)隐私保护:机器人语的设计也充分考虑了隐私保护,避免出现数据泄露等问题。
2050年的小斯将成为工业领域的新的主要组成部分,小斯通过智能化的工作方法和高效的交流方式,增强机器人之间的协作、机器人与人类的协作,进一步提升工厂的生产效率和产品质量,推动制造业进入一个全新的发展阶段。
2、家庭领域的小斯
2.1小斯的出现
随着类人机器人领域的不断发展,类人机器人的机械结构、智能化也在不断的优化和改进。机器人技术已经获得了巨大的提升,由最开始的单一目的机器人Unimate到初步具备人形外观的WABOT-1,以及现在搭载了拟人化表情功能的Ameca。类人机器人的出现不仅仅是科学技术进步的体现,更是人类对自我的认识和理解不断提升而衍生的产物。类人机器人不同于传统机器人,由于在行为、智力、情绪方面都在模仿人类。使它们在一些场合的应用效果远远优于传统机器人。
2050年,小斯除了具有拟人化外形外,还具备更加智能化、多样化的功能。帮助家庭成员拥有更多可掌控的时间来支配。同时得益于拟人化机制,小斯还具备沟通、情感模拟以及信息传递的功能,能够深度融入人们的家庭生活中,成为家庭生活中的一员。且小斯还将与各种智能家居设备融为一体,共同为人们创造一个智能、舒适的生活环境,重新定义了家的概念。
2.2智能家庭的管家
小斯作为智能家庭中的管家,由于搭载了物联网(IoT)集成技术。使它能够将各种设备、传感器、智能家居和其他物理对象连接到互联网,以实现数据交换和通信网络。通过IoT,小斯可以连接到各种传感器,如温度传感器、湿度传感器和安全摄像头,来获取家庭环境的大量实时信息。这些不同型号传感器的数据被收集并传输到小斯的中央系统。经过深度学习和利用自身强大的人工智能算法深入分析大量数据。这些数据可以包括家庭成员的行为数据、环境数据以及语音和图像数据。并将经过预处理的数据提供给小斯这一强大的机器学习模型。让它自动识别模式和关联。并根据不同家庭成员使用习惯,以及使用需求。进行实时分析的结果,提供最优化的方案。通过中央控制系统,管理各种设备之间的通信,使各种设备之间进行互动,帮助我们快速管理有限的家庭资源。提高资源利用率,减少水电等能源的浪费。且小斯由于具备更强大的自主学习和迁移学习的能力。它会将每一次任务执行过程中得到的数据迁移到其他相关任务上。更好适应不同的家庭成员和使用习惯,降低机器学习的成本。
引入小斯作为未来智慧家庭的新成员,能够有效利用互联网物联网集成、人工智能和机器学习的科技进步成果,融合各种智能家居,学习人们的需求和行为,通过其自主决策的能力来提高人们日益增长的生活质量追求。减轻日常生活中的繁杂工作需要,使人们有更多地时间用来享受轻松愉快的家庭生活。
2.3家庭的新成员
小斯不仅是智能家庭的新管家,还会是家庭中的一员。拥有拟人化机制的小斯,具备情感模拟、沟通的功能。使它在全球老龄化人口不断增加的今天,或许可以有效减少老年人生活中孤独感增加这一普遍问题。现在,越来越多的老人发现他们的子女因工作和家庭等多重压力,无法在日常生活中提供足够的陪伴和情感支持。这种情况不仅影响到老人的生活质量,还可能导致社交隔离、抑郁症等心理健康问题。而发展出具有情感智能的小斯可能成为一种弥补。小斯可以成为这些孤独老年人们的精神支持和伙伴。小斯可以通过摄像头识别老年人的面部表情,利用自身强大的人工智能算法深入分析数据,并结合其他传感器的信号。理解他们的情感状态。通过语音识别和自然语言处理,小斯能够理解老年人的语音指令,回答问题,进行对话。与老年人进行自然的语言交流,提高互动性,减轻老年人的生活负担。
除了满足老年人在精神层面的需求,小斯还可以弥补老年人日益增长的护理需求。小斯还可以通过自身携带的多种传感器技术来监测老年人的生活状况和健康状况,以确保他们的生活条件适宜。如声音传感器可以检测老年人是否需要帮助或紧急情况的发生。生命体征检测设备可以实时监测老年人的心率和血压等健康数据。这些数据通过传输至小斯的中央控制系统,并利用人工智能技术分析和理解老年人的健康状况。此外,小斯还可以利用高质量的图像传输和通信技术,与医疗专业人员进行远程医疗咨询。通过视频通话,医生可以与老年人交流,观察他们的状态,并提供建议或紧急援助。
3、总结
毋庸置疑,2050年,小斯将成为我们的重要伙伴,为我们的生活和工作提供不可或缺的支持。我们需要与这位新伙伴和谐共处,明智地利用它的潜力,以实现一个更加智能、便捷与和谐的社会。
但不可忽视的是,随着在工业和家庭领域扮演着重要角色的同时,小斯也必将对现有人类社会的伦理和法律体系发生冲击,如何正确处理人机之间的关系,将成为未来的重要课题。
“ 生生不息,繁荣昌盛。”小斯宛如宇宙一颗耀眼的恒星,将照亮人类的前程。
(本文系研究生习作,团队思考完成。曾韵涛:湘潭大学机械工程与力学学院研二学生;黎粤、张弛:湖南大学信息科学与工程学院研一学生;林树铭:广东工业大学机电工程学院研一学生。)


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