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“機器人”的前世今生

http://casecurityhq.com 2015-04-24 17:03 來源:《中國科學報》

  說起機器人,我們頭腦里馬上會聯(lián)想到那些會唱歌跳舞做工作而且有頭有手的小東西。其實那只是機器人的狹意理解。機器人的完整意義應(yīng)該是一種可以代替人進行某種工作的自動化設(shè)備。它可以是各種樣子,并不一定長得像人,也不見得以人類的動作方式活動。

  事實上,機器人的“祖先”可以追溯到兩千多年前。古人用滴漏計時的方法,其實就是一種自動化設(shè)備——水鐘。古人將兩個水壺一上一下放置,上面的水壺將水滴到下面的水壺里。下面的水壺中安放一個浮標,浮標上有表示時間的刻度。這樣,浮標隨著水位的升高而升起,人們就會在壺的外面看到那些表示時間的刻度了。水量的穩(wěn)定與否,制約著時間的準確。于是,人們就增加了幾個水壺,使它們形成了一個系統(tǒng)。每一個自動化機器的內(nèi)部都有著一套相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備。多數(shù)人認為,在公元前250年,一個希臘科學家制造出了這樣的鐘,它利用虹吸原理使水自動循環(huán)。到了中世紀,歐洲人發(fā)明了由擺控制的鐘,18世紀又發(fā)明了用發(fā)條控制的鐘,機器的自動化水平越來越高。在我國,則從周朝到明朝一直沿用著滴漏計時設(shè)備。

  類似于滴漏的自動化設(shè)備還有不少。就連衛(wèi)生間里的抽水馬桶也是其中的一員——這個不起眼兒的自動化設(shè)備最早發(fā)明于古羅馬,至今還沒有更好的替代者。

  第一次工業(yè)革命之后,人們發(fā)明的自動化設(shè)備有了大的進步,開始出現(xiàn)初級機器人裝置。由于蒸汽機的大量使用,人們自然聯(lián)想到如何控制蒸汽機的運轉(zhuǎn)速度:一臺蒸汽機在工作時,負荷會使速度慢下來,這時便需要加大進入汽缸內(nèi)的蒸汽量,而在空轉(zhuǎn)時,則需要減少。于是產(chǎn)生了調(diào)速器。它使蒸汽機的自動化運轉(zhuǎn)程度大大提高。19世紀末至20世紀初,工人們因自動化設(shè)備的出現(xiàn),可以不必一手安放零件,一手調(diào)整機器。

  自此之后,嘗到了自動化設(shè)備甜頭的人們開始產(chǎn)生出更多的夢想,希望有機器來代替人們更多的勞動。

  1920年,捷克作家卡爾·恰彼克寫了一個劇本《羅素姆萬能機器人》,劇本描寫了一個依賴機器人的社會,戲劇中有一個長得像人,動作也像人的機器人——羅伯特(robot,捷克語意為“強迫勞動”)。從此,“robot”以及相對應(yīng)的中文“機器人”一詞開始在全世界流行。

  上世紀60年代,隨著微電子和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,自動化技術(shù)取得了飛躍性的變化,現(xiàn)代普遍意義上的機器人開始出現(xiàn)。1959年,美國人約瑟夫·恩格爾伯格和喬治·德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機器人,取名“尤尼梅遜”(Unimation),意為“萬能自動”。尤尼梅遜的樣子像一個坦克炮塔,“炮塔”上伸出一條大機械臂,上又接一條小機械臂,小機械臂上安裝操作器。這三部分都可以相對轉(zhuǎn)動、伸縮,很像人的手臂。它的發(fā)明人專門研究運動機構(gòu)與控制信號的關(guān)系,可以編制程序讓機器記住并模仿、重復進行某種動作。恩格爾伯格和德沃爾認為汽車制造過程比較固定,適合用這樣的機器人。于是,這臺世界上第一個真正意義上的機器人,就應(yīng)用在了汽車制造生產(chǎn)中。

  經(jīng)過近百年來的發(fā)展,機器人已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到了巨大的應(yīng)用,其種類也不勝枚舉,幾乎各個高精尖端的技術(shù)領(lǐng)域都少不了它們的身影。

  在這期間,機器人的成長經(jīng)歷了三個階段。第一個階段類似于“少年”,人們稱它為“示教再現(xiàn)型”,機器人能根據(jù)事先編好的程序來工作,但不懂得如何處理外界的信息。第二個階段類似于“青年”,機器人有了感覺神經(jīng),具有了觸覺、視覺、聽覺等功能,這使得它可以根據(jù)外界的不同信息作出相應(yīng)的反饋。第三個階段,機器人更像“人”了,這時它不僅具有多種技能,能夠感知外面的世界,而且它還能夠不斷自我學習,用自己的思維來決策該做什么和怎樣去做,成為“智能機器人”。

  人們在開始狂歡自己杰作的同時,不免又害怕起來。人們擔心有一天,聰明能干的機器人會將人類打翻在地。因為按照技術(shù)的發(fā)展來看,似乎沒有什么不可能。

  為了規(guī)范機器人,人們采用了美國著名科普作家艾薩克·阿西莫夫為機器人制定的三條原則,它們是:第一,機器人不得傷害人,或任人受到傷害而無所作為;第二,機器人應(yīng)服從人的一切命令,但命令與第一條相抵觸時例外;第三,機器人必須保護自身的安全,但不得與第一、第二定律相抵觸。

  現(xiàn)在,全世界的機器人“大軍”已經(jīng)非常龐大,其“兵種”也日益繁多。隨著納米技術(shù)的成熟,科學家們正在研制更精密的小型機器人。人們可以期待,有朝一日比塵埃還要小的機器人會漂在空氣中,游進人體里為人們服務(wù)。(趙魯摘編自中國科普網(wǎng))

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