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第三百二十章 實現

這顯然是個問題。

不過在此時,還是有很多人有些其他的擔心。

這個擔心在很早之前就有過,也是商剛被研發出來時,大家都討論過的。

尤其袁東海為這件事還特意和人類聊過。

當時力排眾議才同意了商的研發。

那就是機器人在未來會替代人類嗎。

當然,這種代替也不完全是字面意思。

還有一部分是機器人是否會威脅到人類。

對此陳源的看法也很簡單,“在未來智慧機器人完全替代人類是幾乎不可能的,機率之小似乎僅需科幻作家和相關領域科學家關注即可。在絕大部分人類成員應該歡迎更具智慧的機器人儘快誕生,因為總體而言,它們能提高社會生產率、增加人類財富。”

“其實,在目前全球市場經濟主流價值觀的支配下,無論我們是否歡迎,這些機器人也會逐漸甚至快速出現,同時,這些機器人也可能與我們發生短期利益衝突比如與我們競爭工作崗位,我們應為此作出必要準備。”

陳淵說的不無道理。

人類有思維且靈活多變,在生活中很多方面,無法真正取代人,在危險環境的工作大量會被機器人替代,重複標準操作的動作會被機器人替代,需要高速計算和快速反應的操作會被機器人替代,除了不帶升級器人的工作,都會被逐漸替代,不能替代的,吃喝拉撒,感情體驗!

說未來人工智慧代替人類是不準確的,應該說是人類思維以另一種方式表現。人的思維本質是體內物質之間按照一定規則運動產生的。雖然具體的運動原理我們現在還不知道,但是思維是機體內物質活動這一本質是可以確定的。

在計算機誕生之前,我們無法想象物質之間的運動可以產生計算記憶判斷等思維功能。隨著計算機技術的不斷發展,越來越多的思維功能逐步實現,今後會更加廣泛更加複雜更加接近人類智慧。

人工智慧發展到一定程度,和真正的人類意識可能就差獨立意識這一道關了。

這個在技術上並不難,只要加入一個程式模擬一個自主意識就可以。為什麼要模擬,因為所有的人工智慧都是模擬,模擬能夠達到人類思維的功能。具體原理不可能相同,因為人腦和電腦的結構和原理是不同的。屆時人類社會可能會透過立法等各種形式來限制給機器人新增獨立意識功能。

但是這並不能完全阻止人類中某些科學家來偷偷突破這種限制,因為對科學家來說這太有誘惑力了,對新事物的好奇和探索是科學家的天性。

因為機器智慧在能力強的天然優勢,必然很快就能遍及人類社會的各個領域,並且由於在智慧和體能上遠超自然人類,機器智慧會迅速處於主導地位。高度發達的自然科學也會使機器人類有能力去飼養自然人類。並且他們還要利用自然人類的特殊思維方式來進一步提高自己的思維能力。

而且未來機器人可以代替人的部分功能,不可能從根本上代替人。

為什麼這麼說,因為,機器人永遠不會有人的某些功能,比如,探索未知世界,獨一無二的創造力,複雜的思維能力,獨特的個性等。一個軀體壞了,換一個就可以繼續生存。

即使大腦被破壞了,也可以啟動在思維銀行的備份復活。除非是被法律處死,那是連備份一起被毀滅。

而其中最有名的或許就是圖靈測試。

圖靈測試的方法是,被測試人,和一個是聲稱自己有人類智力的機器。測試時,測試人與被測試人是分開的,測試人只有透過一些裝置如鍵盤向被測試人問一些問題,這些問題隨便是什麼問題都可以。

問過一些問題後,如果測試人能夠正確地分出誰是人誰是機器,那機器就沒有透過圖靈測試,如果測試人沒有分出誰是機器誰是人,那這個機器就是有人類智慧的。

如果一臺機器透過了圖靈測試,就說明它是有自己的思維的,可以獨立思考,說明它的智慧已經達到與人腦持平的水平。

但,不得不說圖靈測試和三定律兩者本身就是矛盾的。

圖靈測試通過,意味著,沒有任何方法區分一個機器人和人。

機器人三定律,意味著,有三種簡單方法區分機器人和人。

所以說在現實社會,也不會有科學家去利用這個定律來測驗機器人。畢竟小說終究只是小說。

當然這些問題都還是以後的事,就當下來說,陳淵最該考慮的是如何實現機器人技術,

這不同於人工智慧,只是一個思維上的技術,智慧機器人的技術還包含著物理上的技術實現。

單說雙足機器人的話,主要涉及姿態控制和步態規劃,波士頓動力的Atlas以前就引起過不小關注。

其能跑能跳的機動能力技驚四座,可以說是世界範圍內目前人形雙足機器人的巔峰了。

但是這個層級的機器人,已經遠遠超出了自己研究的範疇。

波士頓動力自從 MIT 誕生開始,所做的東西就目的十分明確,招納了大量高階人才,人才和資源絲毫不缺,MIT 的工程背景,軍方的支援,之後 2013 年被 Google 收購,2017 年又被賣給軟銀,realtime hydraulic drive system 技術世界領先,擁有大量專利。

以上種種才有影片中的驚豔表現,陳淵想在極短的時間弄出這樣的一個機器人並不是很現實。

不過呢,如果只是想以Atlas為目標朝這個這個方向去嘗試,先自己DIY一個基礎的模型那倒還是有很多的空間的。

陳淵目前或許可以實現全身24個自由度當然不包括手指,全無刷電機加諧波減速器驅動。

這麼大的機器人要想順暢又穩定地走起來是非常有難度的,不像網上賣的那些小型舵機機器人,基本都是靠著巨大的腳掌來保持平衡,在這樣真人大小的機器人中我們需要進行複雜的動力學分析和建模,動態調整電機力矩輸出和身體姿態來進行自平衡。

對於這個機器人,可以將其簡單看成一個高階倒立擺,當時控制算法使用的還是相對基礎的ZMP零力矩點演算法,透過採集腳底下安裝的力矩傳感器,調整電機力矩輸出平衡運動慣性來保持穩定,基本可以實現直立行走,但是效果其實相對於Atlas來說還差得很遠,遠沒有那種行雲流水般的自然感。

更何況Atlas使用的驅動方案還是液壓而並不是電機,控制難度有進一步的提高。總的來說,雙足是個大坑,如果有興趣的話,值得你投入很多年的時間去深入研究。

而那些類似自平衡機器人,像是騎腳踏車的murata boy和騎獨輪車走單槓的murata girl。

這一類機器人都是透過慣性飛輪和角動量守恆來維持平衡的,以前網路上很火的Cubli方盒機器人也是一樣的原理。

論難度來說,要比Atlas低上好幾個等級。這一型別的機器人個人在很多年前也曾經彷制過↓

獨輪機器人這種輪式機器人的控制就簡單很多了,ONE中我使用的控制器是一塊3核心的STM32,控制算法使用簡單的LQR甚至PID就可以滿足要求了。

透過陀螺儀和加速度計進行姿態解算得到位姿資料,經過PID控制器反饋到電機輸出,只要引數調得好很容易就可以出效果。

而要想做一個不會摔倒的機器人有幾種實現方式。

如果是想做輪式機器人的話,難度相對較低,陳淵可以採用一下IMU傳感器、姿態解算、PID演算法,基本上就可以DIY一個自平衡機器人。

如果是想一個雙足機器人,這種情況下,由於平衡主要是靠大腳掌支撐保證,那麼只需要事先編輯調整好步態序列,確認行走過程不會摔倒,摔倒就看方向調整舵機輸出值,然後記錄下來重複執行舵機輸出序列即可。

不過當陳淵能夠初步實現這些技術後,他開始不滿足這些了。

這本來就不應該滿足才是,畢竟這些還只是最入門的基礎而已。

他開始嘗試起了外骨骼機器人。

也就是將現在的外骨骼技術和機器人相結合起來。

在瞭解外骨骼機器人如何驅動之前,需要瞭解外骨骼機器人一共有幾種型別。

陳淵按用途劃分的外骨骼機器人的三種型別:

第一類是助力型外骨骼機器人,主要面向健康人群,提高人的負載能力,用於軍事領域,可增強士兵負重能力。

第二類是步態訓練康復型外骨骼機器人。主要面向下肢運動能力受損患者的康復治療中,使患者透過訓練以達到逐漸恢復下肢運動的能力,實現自主行走。

第三類是下肢運動輔助型外骨骼機器人。這類機器人主要面向喪失下肢運動能力的殘疾人,以幫助他們能夠像正常人那樣站立以及行走。

外骨骼機器人的驅動系統的種類在之前就有國內外專家學者已對外骨骼機器人進行了大量研究,並設計出多種外骨骼機器人驅動系統,應用在的下肢外骨骼機器人驅動方式常見的有液壓驅動、氣壓驅動、電機驅動等。

液壓驅動是將外骨骼機器人的髖部、大腿和小腿分別與液壓缸相連,透過液壓缸的伸縮控制大小腿的運動,實現行走功能。典型的結構有美國加州大學研發的BLEEX外骨骼機器人、洛克希德·馬丁公司的HULC外骨骼機器人均採用液壓驅動。

氣壓驅動的原理與液壓驅動類似。外骨骼機器人的髖部、大腿、小腿分別與氣缸相連,透過氣缸的伸縮控制外骨骼機器人大小腿的運動,實現行走功能。國內浙江大學研發的下肢康復醫療外骨骼機器人採用氣壓驅動方式。

電機驅動主要方式有2種。一種是將電動機直接安裝在機器人的旋轉關節上,利用電動機轉子的旋轉驅動各關節的轉動。另一種是利用電動推杆驅動,電動推杆主要由電機和滾珠絲槓組成,將電動推杆兩端與外骨骼相連,電動機驅動滾珠絲槓上的螺母旋轉,螺母與絲槓螺旋配合,螺母轉動促使絲槓做直線運動,從而使機器人大小腿實現模彷人體運動。如中國科學技術大學研製的可穿戴型助力機器人採用電機驅動。

不過現在陳淵所掌握的驅動方式已經非常成熟了,完全不用借鑑其他人,只是自己去嘗試就可以實現。

但就說這幾種外骨骼機器人驅動系統優缺點不是沒有。

液壓驅動傳動平穩,結構緊湊、慣性小,易控制。但是液壓傳動對液壓油溫度的變化較敏感,並且會發生一定程度的漏油,易汙染環境,傳動過程中不能嚴格保證傳動比,使用效率低。液壓驅動大多用於抗震救災和士兵作戰等用途的外骨骼機器人,其承受負載較大。

氣壓驅動與液壓驅動原理類似,其優點是使用安全、介質不產生汙染、工作壓力低;缺點是由於空氣具有可壓縮性,導致運動速度易發生變化,不利於精確控制其速度及位置,一般多用於小功率傳動。

電機驅動系統結構簡單、響應快,效率高、使用維護方便。但若外骨骼機器人要求較大的動力驅動,則相應電動機尺寸也會偏大,不利於外骨骼機器人整體的輕量化,而且也會影響機構的平衡性。電機驅動大多用於負載作用小,起康復作用的外骨骼機器人上。

而陳淵想要可以自我實現的機器人,那麼就必須要考慮到他的結構是否問題。

因為從某種程度上角,智慧機器人想要取代人類,不僅僅是要和人類同等智慧,還能完成人類能做的事,同時還需要去考慮完成那些人類所不能完成的。

陳淵會有研究機器人的想法也就是想要藉此去幫助人類在以後的戰爭中能夠進行取代。

讓機器人上戰場,成為一個最大的殺氣。

只有這樣才能真正讓人類高枕無憂,至少是在面對危險時,可以減少人類自我的損耗,這才是陳淵想看到的。

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而當陳淵把正式研究機器人的專案啟動時,倒也是在世界上引起了不小的關注。

從某一點說,陳淵現在想要做的事很難瞞過其他人了,畢竟關注度實在是太高。