今朝的機械人曾經(jīng)可以或許勝任準確、反復性的任務(wù)，但許多時刻，它還不克不及夠靈巧地為新義務(wù)停止自我調(diào)劑，也不克不及敷衍一個不熟習的或不肯定的情形。不外，這些情形都在產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，機械人正在變得加倍智能。我們不由要問，讓機械人完成智能的癥結(jié)技巧究竟是甚么？這些技巧在比來十年會成長到甚么水平？全部家當?shù)?strong class="keylink">運用遠景將會若何？

　　跟著家用機械人的運用需求賡續(xù)增長，人工智能相干技巧賡續(xù)提高，硬件機能的增加，辦事機械人最近幾年來開端從試驗室走向家庭，并從掃地機械人等單一功效向多功效的小我機械人成長。

　　01感知、認知和行動掌握

　　機械人的技巧依照平日的懂得分為三個部門，感知、認知和行動掌握。感知重要是基于視覺，聽覺及各類傳感器的信息處置；認知部門則擔任更高層的語義處置，如推理，計劃，記憶，進修等；行動掌握部門專門對機械人的行動停止掌握。

　　提到機械人，一個比來常常說起的詞是人工智能。人工智能是用盤算機來完成相似于人的智能行動的一門學科。機械人自己等于人工智能的一個最終運用目的之一。所以談到機械人，人們很輕易聯(lián)想到人工智能。人工智能切實其實關(guān)于機械人異常主要，下面提到的三個部門的技巧都與人工智能相干。

　　從運用角度看，機械人因為有必定的自立性，能與人和情況交互，與之前的盤算裝備（包含電腦，手機等）比擬，對智能的請求較高，這也是人工智能逐步遭到存眷的一個緣由。

　　傳統(tǒng)的人工智能做為一門學科，來源于20世紀50年月的達特茅斯會議，后來經(jīng)由幾回年夜起年夜落，在基本實際和辦法上積聚了豐碩的結(jié)果。從晚期的符號盤算體系，到專家體系，再到90年月成長起來的機械進修，年夜數(shù)據(jù)剖析，都可以算是人工智能的領(lǐng)域。在圖象、語音、搜刮、數(shù)據(jù)發(fā)掘、社管帳算等范疇，又派生出了一些相干的運用研討。個中與機械人接洽較為慎密的包含盤算機視覺，語音和天然說話處置，還有智能體（Agent）等。

　　從技巧上看，人工智能要到達人類級其余智能，要走的路還異常遠，由于今朝對人的智能機理還沒有研討清晰。但從適用角度看，依據(jù)今朝技巧的停頓，假如可以或許部門模仿人的智能行動（好比認出主人并停止響應(yīng)的交互）并到達較好的用戶體驗，將會在短時間內(nèi)獲得沖破性停頓。固然這在技巧研發(fā)上還需進一步處理技巧的適用性、魯棒性成績。究竟以往的很多機械人都還在試驗室或許受限的情況中（好比養(yǎng)老院）停止研發(fā)和測試，而新興的家庭辦事機械人，將在家庭情況中自力或許半自力地（經(jīng)由過程與人的協(xié)作）完成某些辦事，這對技巧的魯棒性提出了更高請求。個中的一些，如盤算機視覺、語音辨認等焦點技巧還在賡續(xù)地改良中，還沒有成長到完整成熟。一切這些，都決議了需相當深刻的研發(fā)任務(wù)，能力完成真實的適用化、智能化的家庭辦事機械人體系。

　　02機械人不是一堆機械和芯片

　　在以往對辦事機械人的研討中，一個典范的目的運用是機械人可以做家務(wù)休息，這就請求機械人可以用手臂去操作物體（抓放）。在這些方面的研討固然較多，但從今朝的技巧停頓看，在幾年內(nèi)完成機械人做家務(wù)休息，仍有諸多的挑釁。

　　1.今朝的機械人，特別是人形機械人的本錢太高。舉例說，一條機械人的手臂能夠需幾萬美元，而機械人的手部就須要1萬多美元，全部機械人的造價，更是通俗家庭沒法蒙受的。

　　2.機械手的靈活水平，依然難以和人手相媲美。

　　3.在平安性方面也存在須要處理的成績。有著鋼鐵之軀的機械人一旦進入家庭，因為法式毛病，不當心招招手、伸伸胳膊，都能夠?qū)ρ庵|的天然成偉大損害。

　　機械人假如臨時不克不及做家務(wù)休息那又有何用，這是很多人關(guān)懷的一個成績。假如不克不及運用，機械人不外是一堆機械和芯片罷了。今朝除相似掃地機械人如許可以或許完成比擬單一功效的機械人外，還有很多機械人的用處正在成長當中。

　　機械人作為一個新型智能裝備，通俗用戶最關(guān)懷的是機械人可認為他們做些甚么？如前文所述，機械人今朝還難以完成相似做家務(wù)如許的運用。而要到達人的智力程度，也還須要較長的成長時光。所以在運用方面也須要針對人工智能技巧，特殊是感知認知技巧的近況停止設(shè)計，要充足應(yīng)用最新技巧，完成在曩昔看來弗成能完成的功效。估計將來十年，市場上涌現(xiàn)的辦事機械人將具有以下特色。

　　1.機械人將完成低本錢。在前文中提到，假如讓辦事機械人進入專業(yè)或家庭辦事范疇，本錢需足夠低。專業(yè)辦事機械人的本錢可以絕對高些，而家庭服機械人則需嚴厲掌握本錢。

　　2.機械人將具有多功效特色。今朝在家庭中應(yīng)用的辦事機械人重要是掃地機械人如許可以或許完成單一功效的機械人。將來多功效的機械人將有較年夜的成長，出于本錢斟酌，機械人中的某些處置器將可以用于多種運用。同時跟著技巧的成長，機械人的運用將愈來愈多，機械人將可以像人一樣完成分歧的義務(wù)。

　　3.具有奇特的運用。這是用戶購置應(yīng)用辦事機械人的重要念頭，這些運用不是簡略移植已有的電腦或手機的運用，而是具有奇特的機械人運用的特色，如自立性，操控相似于人并可以或許與人停止互動等。

　　4.可與人協(xié)作完成義務(wù)。由于機械人是為人辦事的，所以須要與人停止多方面的互動，以懂得主人對辦事的需求。另外一方面是受制于機械人的智能和人比擬照樣有很年夜差距，所以有些義務(wù)還不克不及自力完成，需借助于人的贊助能力完成。

　　5.機械人將有高平安性特色。這包括信息平安和物理平安兩方面。即不給用戶帶來平安隱患，乃至能自動檢測并禁止一些有潛伏平安威逼的行動。有名的阿西莫夫三年夜定律，劃定了根本的機械人平安規(guī)矩。固然若何詳細完成這些平安性，特別是物理平安，還須要在機械人硬件和軟件高低工夫。

　　家庭辦事機械人和專業(yè)辦事機械人的將來將會若何成長，已成為業(yè)界關(guān)懷的話題。

　　家庭辦事機械人將會完成以下幾類較典范的運用。

　　1.家庭辦事機械人將完成各類助手類的運用。智妙手機下流行的小我助理軟件（Siri，Cortana等），將從虛擬的有形演化為有物理外形的機械人可以或許完成的功效。可以假想，機械人助手可以幫用戶查詢一些如：氣象，限行尾號等信息，或?qū)τ脩敉Ｖ固崾?。聽上去似乎與手機上的體驗并沒有差別，但現(xiàn)實上在體驗上已有很多轉(zhuǎn)變。用戶和機械人互動的時刻可用更天然的方法，像和人交換一樣，乃至可以看到機械人的臉色，使辦事顯得加倍特性化。除這些運用，辦事機械人還可在更多的場景中作為人的助手。好比辦事機械人可以作為人的健身助手（見圖1），當人在健身的時刻，機械人可像健身鍛練一樣供給一些建議。信任此類運用跟著技巧的成長，將會愈來愈豐碩。

　　2.家庭辦事機械人將助力少兒教導。由于辦事機械人具有自立性和挪動性，將會為少兒教導帶來無窮的能夠和更普遍的運用空間。

　　3.家庭辦事機械人將可完成白叟關(guān)照。包含中國在內(nèi)的很多國度，正在或?qū)⒁饺肜淆g化社會。中國的白叟普通愿望居野生老，而后代又忙于任務(wù)，即便住在一路也沒法一向在身旁照看白叟。諸如提示白叟吃藥或緊迫情形時實時救助等，假如能由家庭辦事機械人來完成，將年夜年夜進步白叟居野生老的生涯質(zhì)量，也使得后代更寧神。白叟關(guān)照將是將來機械人的一個運用熱門，具有極年夜的社會價值。機械人能完成的事還有許多，除與安康幫助直接相干的功效，還可贊助白叟念書讀報，與白叟簡略聊天等，停止情緒方面的關(guān)心。

　　關(guān)于專業(yè)辦事機械人，其運用依據(jù)專業(yè)運用范疇的分歧，而有較年夜辨別。

　　1.在物流中間停止貨色分發(fā)。據(jù)悉，這項運用已開端在亞馬遜等公司現(xiàn)實應(yīng)用。將來將賡續(xù)地進級，如可以或許主動取貨等。

　　2.在批發(fā)店，柜臺，前臺等處為客戶辦事。這些辦事機械人可以或許和主人打召喚，并答復一些根本成績，還可以幫客戶提包，端茶送水，并為客戶指路。

　　3.機械人攝影師。機械人攝影師可以不知疲憊地穿越于賓客之間，幫人們拍出高質(zhì)量的照片。固然此功效在家庭辦事機械人上，異樣是個新穎的功效。

　　4.智能安防機械人。在一些警力缺乏的處所，假如有智能安防機械人24小時巡查，則會有很好的震懾力，削減犯法的產(chǎn)生。

　　03癥結(jié)技巧與挑釁

　　可以預感，將來辦事機械人有很多風趣的運用，但從技巧完成的角度看還存在諸多挑釁。

　　后面提到過機械人的三年夜技巧范疇，包含感知、認知和行動掌握。個中行動掌握技巧絕對來講，曾經(jīng)有很多技巧積聚。而關(guān)于在不久的未來可以現(xiàn)實年夜范圍運用的辦事機械人，將會更傾向于成長低本錢的機械人。諸如機械構(gòu)造比擬簡略的輪式機械人（只要輪式挪動平臺加上一個可運動的頭，普通沒有手臂或許手臂比擬簡略），因為其掌握部門較為簡略，是以在感知和認知方面的技巧，顯得尤其主要。依據(jù)以往機械人范疇的研討停頓和對運用的初步剖析可以以為以下的感知、認知技巧，將是完成運用的癥結(jié)。

　　1.三維導航定位技巧。不論甚么機械人，只需可挪動，即須要在家庭或其他情況中停止導航定位。個中SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技巧可同時停止定位和建圖，在學術(shù)研討方面曾經(jīng)有很多技巧積聚。但關(guān)于現(xiàn)實體系，因為及時性低本錢（好比沒法采取比擬昂貴的雷達裝備）的請求和家庭情況的靜態(tài)變更（物品的擺放），因此對導航定位技巧提出了更高請求，仍需進一步研發(fā)。

　　2.視覺感知技巧。個中包括人臉辨認、手勢辨認、物體辨認和情感辨認等相干技巧。視覺感知技巧，是機械人和人交互的一個異常主要的技巧。

　　3.說話交互技巧。個中包括語音辨認、語音生成、天然說話懂得和智能對話體系等。

　　4.文字辨認技巧。生涯中有很多文字信息，如書報和物體的標簽信息，這也請求機械人可以或許經(jīng)由過程攝像頭來停止文字辨認。與傳統(tǒng)的掃描后辨認文字比擬，其可經(jīng)由過程攝像頭來停止文字的辨認。

　　5.認知技巧。機械人須要慢慢完成計劃、推理、記憶、進修和猜測等認知功效，從而變得加倍智能。

　　從今朝的研討近況看，辦事機械人面臨的癥結(jié)技巧均有了長足提高，但還有相當多的成績要處理。

　　04推進技巧的研發(fā)與現(xiàn)實運用聯(lián)合

　　英特爾中國研討院的一個主要研討偏向是辦事機械人，研討規(guī)模重要包含魯棒的三維導航定位、人和情況的視覺感知和人-機械人交互（包括感知、認知、行動掌握的聯(lián)合）等范疇，努力于為英特爾的協(xié)作同伴供給先輩的辦事機械人技巧。

　　研討辦法以特定的目的運用范疇為動身點，并以此來推進技巧的研發(fā)和在現(xiàn)實運用中的測試。后面提到的助手類運用、少兒教導運用、白叟關(guān)照運用，是研討重點。

　　為了停止運用測試，英特爾中國研討院樹立了現(xiàn)實的機械人硬件原型，圖3是平板機械人原型。右邊是其外部構(gòu)造，由一個帶有英特爾Realsense攝像頭的電腦來掌握一個全向挪動底盤和頭部的遷移轉(zhuǎn)變，其高度可調(diào)，以便順應(yīng)成人與兒童的互動請求。

　　今朝研討院曾經(jīng)在視覺感知等范疇獲得了階段性結(jié)果。如圖4中，顯示了應(yīng)用Realsense攝像頭和SLAM技巧生成家庭情況地圖，這在后續(xù)便可用來定位導航。研討院還開辟了魯棒的跟蹤技巧，可在多人同時涌現(xiàn)的情形下，長時光準確地跟蹤一個特定用戶。在將來還會研收回更多相干技巧和運用，這些技巧也將辦事于業(yè)界的協(xié)作同伴助力開辟出先輩的辦事機械人產(chǎn)物。

　　05推進技巧的研發(fā)與現(xiàn)實運用聯(lián)合

　　關(guān)于機械人技巧，年夜家關(guān)懷的一個成績是，能否須要采取公用的人工智能芯片。

　　今朝摸索的一個偏向被稱作混血盤算（Hybrid computing），其是指用通用途理器和其他架構(gòu)一路協(xié)作來停止盤算。不外，還處于晚期摸索的階段。

　　一個架構(gòu)能否能勝利地運用于辦事機械人，須要看機能能否知足運用的需求，功耗等能否適合，這是一個斟酌多種身分均衡的選擇。

　　可以說如今的通用途理器與已有的一些其他盤算單位（如向量處置單位、GPU），曾經(jīng)可認為辦事機械人供給一個幻想的硬件架構(gòu)，特別是多功效的具有感知、認知功效的辦事機械人。今朝機械人重要的瓶頸，照樣在運用需求的開辟和感知、認知技巧上。固然，將來的架構(gòu)，也會跟著對運用的深刻開辟而賡續(xù)立異。硬件設(shè)計面對的挑釁愈來愈年夜，須要賡續(xù)地順應(yīng)將來成長的演化。同時也能夠斟酌用FPGA架構(gòu)來為一些比擬專門的運用供給加快，如許在運用產(chǎn)生變更的時刻，將具有更多的靈巧性。