机器人的发展漫谈

作者: 汤正华

世纪四十年代,电子计算机诞生了,计算机既可以进行计算,又可作逻辑判断,二者的结合能够模拟大脑功能,所以人们又把它叫“电脑”。

“电脑”为人类开辟了一个崭新的时代,也产生了一门崭新的学科——“人工智能”,它使机器人世界的幻想美梦成真。

中国古代的机器人及欧洲作家笔下的机器人大战

1500年前,我国古籍《列子·汤问》篇记载了有关机器人的故事:周穆王西巡,途中遇到一个名叫偃师的人,他把自己制造的一个机器人送给周穆王。

机器人十分巧妙,能歌善舞,举首投足,动作表情,悉如真人。穆王带着他的妃子一同观看,当表演快结束时,机器人竟用眼睛挑逗穆王的侍女,穆王.以为是真人,勃然大怒,要把机器人连同偃师推出门外斩首。偃师立即把机器人一一拆开,原来尽为木头和皮革等涂上颜料制成。穆王令偃师重新装好,机器人表演如初。穆王立即赏赐偃师,并感叹道:“人之巧乃可与造化者同功乎?”

1921年,捷克作家卡雷尔·查培克写了一个科学寓言剧本,名为《罗莎姆万能机器人公司》。剧本生动地描述了罗莎姆制造大批机器人,组成了一个机器人世界,最后毁灭人类的故事。剧情奇妙、幽默、惊险。剧中机器人“罗伯特”(Robot)聪明能干,“罗伯特”作为机器人的代号,从此闻名于世。

古代传说与作家幻想,生动地描绘出现代机器人的蓝图。

世界上第一台机器人与机器人的幼儿时代

1959年,美国联合控制公司生产出世界上第一台机器人,取名为“尤尼曼特”,它有一双“万能自动”手,只要你领着做一遍,它就学会了。它身上装有编码器,用计算机控制,能把各种信息,如时间、速度、距离、方位角等贮存起来,需要时,即可按信息重复动作。

三十多年来,全世界工业机器人数目剧增,1994年比1993年增长40台。目前,全世界工业机器人已达61万台。从原子反应堆到宇航飞行,从高温高压、有毒危险区到深深的海底世界,都有机器人的足迹,它们正在各个领域大显神通。

1966年,美国因B-52轰炸机失事,一枚氢弹坠入西班牙近海,就是由有5米长臂的机器人“抓”上来的;1970年,日本加藤教授制成了世界上第一台两足机器人;同年,苏联把两足机器人送往月球进行考察;1974年,日本街头已出现了穿警察制服的机器人指挥交通,指挥动作快捷准确,交通秩序井然。

目前,最大的机器人是美国制造的,1974年曾用它打捞一艘重4000吨的潜水艇,机器人的双手可以把90米长的潜水艇从海底拦腰抱起;最小的机器人用在日本精工手表装配线上,这种微型机器人,如同百货店玩具柜里最小的洋娃娃一般大,它纤细的手臂和灵巧的小手指,十分精确地把一个个机芯装人流水线送来的一只只小表壳里。在我国西南某地的原子反应堆里,我国自行研制的机器人用它那灵活的双手,在人们无法接近的核辐射环境中,不知疲倦地处理着核燃料和核废物,工作十分出色。

当然,这些机器人只不过是人工智能机器人的幼儿,智能机器人将能模拟人的大脑功能。

看老鹰怎样抓小鸡——智能机器人的模拟功能

智能机器人是如何模拟人的感官和思维过程的呢?

达尔文进化论认为,各种生物是在千变万化的环境里不断进化的,适者生存,形成了体内复杂的调节控制系统。在某种程度上,生物体就像一部最灵活的自动化机器。事实上,生物与自动机器之间有着许多共同规律。

生物是怎样通过大脑来进行调节控制的呢?先看看老鹰怎样抓小鸡吧——

老鹰通过眼睛取得小鸡位置的信息,再经过鹰脑进行信息处理,估计小鸡的方位、距离,然后发出指令,控制翅膀,飞向目标。鹰眼不断注视小鸡,同时向鹰脑发回信息,以便随时控制翅膀飞行的方向,即使小鸡奔跑,也逃脱不了被抓的命运。

智能机器人就是按照这个方式进行控制的。国际上目前已制成“智能汽车”,它由“电脑”来控制。“智能汽车”前面装有两部摄像机,即“人造眼”,它能看清前方20米内的空间,并按一米一间隔对16个地点进行扫描,一旦发现有人横过马路,或前面有障碍,就立即向电脑传达信息,电脑马上发出指令,通过电信号控制操纵器,命令“脚”或自动刹车,或绕过障碍,或超越前面车辆,继续前进。

电脑,它帮助人们思维,而且更快、更精确,还可完成人无法完成的任务。我们绘制地图时,要求相邻两国不用同一颜色,一幅地图最多只用4种颜色就够了。数学家花了一百二十多年没有证明出来,因证明需要几万个步骤,作二百亿个逻辑判断,一个人几辈子也证不完。1976年夏天,美国教授阿沛尔和哈肯把计算机程序编好,用三台高速电子计算机花了一千二百个小时,终于证出了“四色定理”,解决了人类一个世纪以来没有解决的问题。美国工程师塞缪尔,曾在IBM704计算机上编写了一套下棋程序,当他与装有这台计算机的机器人下棋时,输给了机器人。后来他在此机器人基础上加以改进,改进后的机器人在比赛中竟战胜了美国一个州的棋赛冠军罗伯尼莱,消息曾经轰动一时。

1995:机器人教授走上了手术台

1995年9月,世界机器人应用大会在意大利米兰召开。大会期间,米兰的一家医院,一个超专业化的机器人教授走上了手术台。它将一枚针刺入一个全身麻醉的病人体内,完美而准确地一次性完成了前列腺活组织提取手术。这台机器人使参加世界大会的51个国家的专家们十分欣喜,因为这一试验在世界上还是第一次。

向机器人教授发出指令的,是离手术室几公里远的米兰大学泌尿医学院院长恩·皮萨尼教授。他们给机器人教授取名为“米开朗琪罗”,它可以完美无缺地模拟37种心脏病的症状和诊断数据,甚至可以控制其进展和检验治疗效果。皮萨尼教授指出:米开朗琪罗机器人教授的针可以准确切割,想切哪就切哪,而用手绝对不可能这么准确,也不可能切得这么快。

法国著名作家罗曼·罗兰曾高度评价过文艺复兴时期雕塑绘画艺术大师米开朗琪罗,称他是“文艺复兴时期的崇高山峰”。如今,意大利科学家给世界上第一个机器人教授取名为“米开朗琪罗”,它是否也预示着当今科学家在机器人世界研究领域又攀越了一座“山峰”呢?

21世纪:自动机器人的电子战

如果说第一次世界大战(1914—1918年)是“化学家的战争”,那时化学在炸药与毒气研制中起了重要作用;第二次世界大战(1939—1945年)是“物理学家的战争”,因为物理学家发明了雷达、喷气式发动机、火箭和原子弹;那么,1991年的海湾战争,电子学和计算机技术的运用则充分体现了现代战争的特色。

纵观战争史:美国南北战争,联络手段靠传令兵与电报,指挥员需几天时间确定部队方位,三个星期确定作战方针,一个月才能实施;第二次世界大战,无线电为主要联络手段,指挥员需几小时确定部队方位,几天内确定作战方针,一个星期能实施;海湾战争中,美军指挥员施瓦茨科普夫大将军几分钟就知道部队方位,数小时决定作战方针,当天即付诸实施。停泊在红海和海湾的两艘美国军舰分别向巴格达的某指挥中心共发射20枚战斧导弹,有19枚准确击中目标,同时发动信息和电子攻击,使对方信息网络瘫痪。

事实上,海湾战争显示了战争中技术上的大突破,宣告了“典型”战争时代的结束,电子战、太空战和信息战时代的开始。

1995年8月29日的美国《金融世界》周刊刊登了题为《21世纪的战争:数字化战场》的文章,文中指出:“军事体制目前正经历着半个世纪以来最为剧烈的变革,计算机时代的技术发展使之成为可能。”当前,大批间谍卫星环绕地球飞行,无人驾驶飞机作近距离侦察,精密制导导弹、无人驾驶的地面车辆和空中飞行器以及隐形飞机等,构成庞大的实时信息收集网络,形成了“人工智能”武器群和数字化战场。

未来战争规划全新方案的首要目标是击败对方对情报的利用,即既能了解对方意图又可用迅雷不及掩耳的快速“智能”武器挫败对方意图。

1995年8月,美国一家设在弗吉尼亚州、为400多用户提供武器信息收集和分析服务的蒂尔咨询公司总经理威廉·斯托里说:“未来的发展重点将是智能武器。”

人工智能的机器人大战,并非耸人听闻。

未来世界:人工智能的广阔前景

“人工智能”是一门崭新的具有广阔前景的科学,钱学森等许多著名教授学者多次谈到“人工智能”研究的重大意义。科学家们正以他们辉煌的成果使许多美丽的幻想变成现实。

人的大脑创造了科学,而科学至今还不能完全解释大脑。大脑有数百亿神经元,一个神经细胞相当于一台有数以万计电子元件的微型电子计算机。人脑相当于一个由数百亿台微型电子计算机构成的极复杂的信息系统。设计出精美而极复杂的电脑模拟人的大脑,将是制造出高级智能机器人的重要目标。现在,全世界都在广泛用电子计算机模拟生物化学实验,借助计算机,科学家可以了解分子的内部秘密,还可以模拟细胞和组织。日本高级电信研究所正进行一项计划,它设在京都的大脑研制组准备用遗传工程技术来培养比人脑还复杂万亿倍的“硅脑”。

机器人,已完成了它的幼儿时代;具有感觉装置的少年时代机器人正在许多国家投入生产;在不久的将来,人类将进入一个人工智能机器人的神话王国。那时,高级智能机器人将成为人类的助手,机器人工程师、机器人建筑师、机器人画家、机器人音乐家、机器人舞蹈家、机器人宇宙飞行员……将和人们亲切交谈,形成一个美妙、奇特的机器人世界。