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科技革命与投资偏向——占领战略制高点 人工智能技术(二)

发布时间:2021-07-24 00:08 作者:LOL赛事竞猜 点击: 【 字体:

本文摘要:人工智能技术(二)智能人“罗怕特”异军陡起说起“机械人”的来源,另有一段“外史”,听说,1920年捷克著名剧作家雷尔•査培克写了一本名为《罗沙姆万能机械人公司》的寓言剧本,是以人制造人的世界为主题,形貌了主人公“罗伯特”(ROBOTA)这个既听话又勤奋的机械人的种种体现。在捷克语中ROBOTA是代表“农奴的赋役”的意思,英语ROBOT是由它衍生而来。 该剧上演后,引起人们极大的兴趣,今后人们就把“罗伯特”作为机械人的代称了。

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人工智能技术(二)智能人“罗怕特”异军陡起说起“机械人”的来源,另有一段“外史”,听说,1920年捷克著名剧作家雷尔•査培克写了一本名为《罗沙姆万能机械人公司》的寓言剧本,是以人制造人的世界为主题,形貌了主人公“罗伯特”(ROBOTA)这个既听话又勤奋的机械人的种种体现。在捷克语中ROBOTA是代表“农奴的赋役”的意思,英语ROBOT是由它衍生而来。

该剧上演后,引起人们极大的兴趣,今后人们就把“罗伯特”作为机械人的代称了。现代机械人是带有电脑的“罗伯特”,它已从理想剧中的角色酿成了现实的事物。当今已有的无论是工业机械人还是军用机械人,在性能上和形态上都与人相差甚远。

但它已差别于一般的自动化机械,而是具有一定思维能力,行动灵活,自由度比力多(多达六维以上),事情法式易于调整,作业功效可适当扩充的高级智能机械人。人工智能是盘算机科学一个新的高级生长阶段,是它与工程学、数学、生理学和心理学等众多学科间的一门综合性交织学科,是以实现脑力劳动自动比为主要内容的科学,被人称为当今世界三大尖端科学之一。而机械人是这门学科的典型代表,是焦点内容的集中体现,用它来建设一种能模拟人类的某些思维和决议历程的智力运动,从而取代人去完成智力才气的任务。

人工智能一般包罗:专家系统、明白自然语言系统、危机报警系统、计划治理系统和人工智能机械人(执行机构)。一、机械人初露锋芒智能机械人技术是建设在现代电子盘算机技术、微电子技术、细密机械制造技术等诸多新兴高技术群体基础上的一种系统自动化技术。

现在,智能机械人的界说在国际上还没有一个统一的明确的说法。美国机械人协会给“ROBOT”下的界说是:“机械人是一种可编写法式的多种功效的操作器,它可设计成具有搬运物体、零件、工具等能功的特殊装置,通过改变它的编程行动,可完成差别的作业任务。”这里着重说明机械人具有两个显着特征:一是在编程条件下能自动事情;二是具有高度灵活性,可按编程完成多重任务。

我国研究机械人的专家把机械人界说为“具有拟人功效的机械电子装置”,十分简明简要,切中实质。中国另有的专家说:“人工智能是研究有关模拟、延伸和扩展人的智能工程方法和技术手段的”。这阐明晰人工智能与人的智能的基本关系。

上述种种说法,无论哪种,都说明一个基本看法,就是人工智能和机械人具有超常的潜能,具有强大的生命力,但它是在人的智能基础上生长起来的,是人的智慧的发挥和延伸。在机械人于20世纪60年月初泛起以前,人工智能学科思想早就泛起。当第一台电子盘算机于1946年面世后的第二年,即1947年就有的科学家提出了“人工智能”观点,到1956年这一术语正式获得科技界简直认。

半个多世纪以来,由于人们的认识差别、技术水平限制和理论基础的局限等因素,在历史上曾泛起频频大起大落。10年月和50年月中期,都曾发生过起伏而未结出硕果。直到60年月初,在申农信息论、现代盘算机和微电子及通信技术的推动下,使用盘算机软件模拟人的大脑信息处置惩罚系统,推出了体现智能行为的法式,终于在美国发生了第一台实用型样机。60年月末,日本等国,以及到70年月初期美国等国在专家咨询系统和庞大数据处置惩罚技术的研究取得突飞希望的情况下,促进机械人技术发生了重大突破,应用规模不停扩展,功效日益增强。

进入80年月在全球规模内极大地兴盛起来,逐步形成了一个重要的高技术学科领域。机械人在60年月初出生之后,已履历了两次热潮。

第一次是在60年月末,由于资本主义处于一次新的上升生长时期,国际竞争加剧,产物要求多品种、少批量,更新换代周期大大缩短,传统的“刚性流水生产线”已不能适应要求,而必须改善生产条件,泛起了“柔性生产线”,机械人正是实现这种生产线的焦点手段。这样,就形成了机械人生长的第一次热潮。到70年月中期,资本主义经济泛起新的萧条期,虽为时不久,但使机械人技术生长也受到影响,延续下来,走向低谷。

到70年月末期,随着科技的生长,终究使这一先进科学技术重新繁荣起来,特别是日本引入机械人专利后,很是重视应用研究和开拓市场,并受到日本政府的支持,使日本机械人工业很快生长起来,进入新的热潮期,生产机械人的工厂就有150家。到1980年日本拥有工业机械人的数量占世界总数的一半,并把1980年称为“日本机械人元年”,日本成了“机械人王国”。

日本机械人技术生长迅速,特别是在工业化方面获得顺利希望,与其投入一产出比逐步提高也是一个重要原因。1970年,日本刚获得美国专利后不久,试产的机械人相当于12小我私家年人为额,1975年降到4.8个,1978年降到3.7个,到1982年,就降到1小我私家年人为额,这就为机械人的广泛应用缔造了可负担的经济条件,使各行各业鼎力大举推广起来。1970年,日本汽车行业中还没有机械人,到70年月末就有了比美国汽车行业还要多6倍的机械人,而其经济效益和社会效益是惊人的,为工业生产开创了新局势。

日本的乐成履历引起了各国关注,纷纷加紧研究试制,应用领域也越来越广,并逐步扩展到非机械制造领域的多种领域,诸如水下、空间、核工业、采伐、救灾、医疗及服务行业等都予以广泛应用。据1983统计,全世界使用的机械人日本占57%,美国占24%,西欧占19%。如按每万名工人拥有的机械人台数来算,瑞典居世界首位,为29.9。

日本机械人的产量正以每年40-50%的速度增长着,并已开始使用机械人制造机械人。美国是发现现代机械人鼻祖,但大大落伍于日本了,因此正急起直追,计划把生产机械人的投资增加20倍。

这样,就形成了机械人技术生长的第二次热潮。当前,机械人技术的生长,在信息技术、盘算机技术、微电子技术、超微细工程技术以及生物技术、医学技术等高技术群体推动下,正向更高条理生长,使用第五代、第六代智能盘算机向第三代智能机械人阶段推进中。二、沿着智能化偏向前进现代机械人的生长履历了两次大的热潮正进入第三次热潮期,从技术角度来划分,大致也可以划分为三代。

第一代称“示教再现工业机械人”(PBIR),这就是现在世界各国机械人所生产的最为典型的产物,已广泛应用于各工业部门。这类机械人通常由三大部门组成:机械人本体,即以终端执行器为基础部件的操作器;机械人控制系统,即以高速中央处置惩罚机为主的、接纳MELFA语言的人机对话操控和显示系统;示教装置,即以伺服系统为基础的电子或液压或气动伺服驱动系统。这种“示教再现工业机械人”实际上是由人将作业的种种操作要求,通过示教盒、示教手柄等示教手段,教会机械人,机械人把这些作业要求、行动、划定等用影象存贮器影象下来,然后使机械人接到再现指令后,能按人“教”给它的那些作业行动重复再现。

这样,经由一次示教,即可重复行动,如需更换作业任务,可重编法式另行示教即可。通常一个机械人可以存放上百种以上作业的行动编写法式,并可随意挪用和更新换样。这种机械人最重要的特点是具有影象功效,能经由一次示教,就会牢记不忘,无限地重复这个行动,准确、可靠、不走样。机械人的第二代是基于传感器信息的离散编程工业机械人,用以扩大对事情情况的适应能力。

所谓传感器,就是用人工方法制造的能感知外界信息的人造器官。其事情原理就是它能按一定纪律将种种被控测件的检丈量转换成便于处置惩罚的物理量(如电量)。电子盘算秘密举行“思维”运动,必须通过传感器收集种种信息。

传感器种类繁多,凭据感知外界信息可分为三类:即物理传感器,用光、电、声、磁、热等物理效应传感;化学传感器,用化学反映等举行传感;生物传感器,用酶、抗体、激素平分子识别功效的传感。这一代机械人是比第一代先进一些,但其传感信息少而窄,不能满足多重需求。

因此要向具有多种传感功效的更先进的机械人偏向生长,它成了第一代与第三代机械人之间的过渡产物。第三代机械人就是装有多种传感器,能识别作业情况,在接受指令后,能自行编程的自主式机械人,即智能机械人。智能机械人是人工智能生长到高级阶段的产物,实质上是通过高级智能盘算机的控制,能感知情况、自主决议和灵运动作的类似人的“思维”和“行动”的高级机械人技术。

这种“智能”由于水平不定、差异甚大,因此很难给出一个准确、完善、统一而公认的界说。现在,有几种界说比力盛行:一种是国际自动控制团结大会认为:“智能机械人是能够独立决议和具有适应性行动的机械人”;美国学者傅京孙等提出:“智能机械人是能够明白指令,感知情况,识别工具,计划操作法式,自行完成种种任务的机械”;日本工业机械人学会则称:“智能机械人是一种能够感受和有识别能力,且能自行决议行动的机械人”。这些说法,从字面上看似有差异,而实质上有配合看法,就是这种高级机械人已具有人类大脑的部门功效,可以完成自行决议的某些任务,它不知疲劳、无需给养、不畏艰险、勇往直前,而且神通宽大,俯首贴耳地根据人的意志行动,“组织纪律看法”特强,不越雷池半步地执行公务。智能机械人一般具有如下三大特点:一是通过种种传感器,综合收集、处置惩罚种种信息,就是具有很强的感受情况的能力,从而可以确定自身最优行动。

二是通过人工智能科学的生长,使机械人明白人的自然语言,看懂文字并能开口对话,这样就要具有语言识别、语义分析等能力,实现高级的真正的人-机通信。三是通过知识库和专家系统,接纳启发式搜索和推理的历程,用“估价函数”来评价每一步的“思维”正确性,凭据遐想知识,到达逻辑推理,从而获得问题求解的正确谜底。这些特点,正是体现在智能机械人所特有的功效之中。

智能机械人通常具有以下五种“特异”功效:一是控制功效,这点比力易于明白,归纳综合地说,就是根据预编法式某人-机对话系统的指令,接受自动控制,包罗近距和远距遥控,而且整个肢体都要受控。二是操作功效,智能机械人的运动枢纽必须具有多于六个自由度的功效,六个自由度是起码的必备的,还应有超出六个以上的自由度,称为“多余自由度”,这也是大部门生物所具有的(或称“外界自由度”),其作用是当肢体某部门不正常时,仍能举行赔偿。三是运动功效,机械人的移动如接纳轨道或轮子形式,比力易于解决,庞大的是用“腿”和“脚”的行动,步态的动态稳定性较难明决。

日本最新研制的两腿步行机械人,能和人的步行速度相当,并能上下门路,但尚未到达实用化。现在除了接纳轮子轨道、步行等运动形式外,另有的研究出像蛇样的蠕动和蹦跳等多种运动形式。四是感受功效,这是智能机械人最庞大的功效之一,它必须有多重传感器、多重受感器,要解决“压觉”、“视觉”、“听觉”。这些“感受”的取得,有直接接触式和非直接接触式的传感器,还要有光源、声波,静电和磁感应等的触觉感应器,特别是“视觉”,最难明决,机械人的视觉又称“计辟机视觉”,就是要把摄像机中获得的视觉信息经由盘算机处置惩罚后,变为对实际工具得出一种明确而有意义的形貌,它不仅是对信息数据的处置惩罚、积累、通报、更重要的是获取并应用知识的历程,它涉及到仿效人脑的处置惩罚信息的庞大方式问题现在,有的国家已研制出具有两只“眼睛”——两台摄像机的机械人,能自如地处置惩罚诸如庞大焊接工艺问题。

五是思维功效,这是指能自行动出决议、计划任务、控制行动息争释传感器数据的功效。主要依靠智能盘算性能对文字、图像.语言直接举行识别、处置惩罚、输出伺服信息,实现人-机对话,到达能看、会听、能讲,易于人机交流,到达自动感受情况,真正成为智能机械人。

日本在这方面生长比力快,正在研制“知识信息处置惩罚系统”(KIPS),举行智能处置惩罚。上述这五种功效,美、日等国有些已有所突破,有些尚在研究中,距“全功效”的水平另有相当距离,难以全面智能化。

但纵然已取得的这些突破,已组成外洋现有几十万台各种机械人技术的基础,能完成人工智能的部门功效。例如:美国马萨诸塞州理工学院研究能用于空间的“移动数据收集装置”机械人,将用于在火星上着陆,可识别颜色、躲避窟窿等;日本早稻田大学研制的“音乐机械人”,是智能机械人的典型代表,能识读五线谱,两手一脚演奏电子琴,能为人歌颂伴奏,自动调整音调,还能听懂人的简短下令和对话等。我国在“863计划”中把“智能机械人”列入“自动化技术领域”里第二项重点主题,经由三多年的努力,已取得令人满足的希望,能研制出实现恶劣情况条件下的移动式机械人,水下无缆智能机械人和智能装配机械人等三类智能机械人。全国建设了七个机械人技术研究网点,部署了五个型号机械人的阶段性产物研制任务,即水下无缆、壁面爬行检査、核工业用遥控移行动业、防核化移动侦察和细密装配机械人。

有些机械人的研制事情,现在已取得长足希望,壁面爬行、双足步行、全方位四足步行、全方位六足步行等原理样机或试用样机已划分由上海交大、哈工大、中科院等有关单元研制出来,为我国生长智能机械人技术打下了良好基础,有的已到达国际上领先水平。三、用途广泛,功效多样化人工智能技术的生长,大大促进了世界高技术产物市场的高涨。据统计,人工智能设备的销售呈显着上升趋势,1990年已获大幅度增长,美国这一年销售用于人工智能系统的专家系统达4万台,销售额达8.48亿美元,预计1991年将增长35%,约达11.2亿美元。另有的预计到1992年全世界工业机械人市场的需求量将达25亿美元。

团结国欧洲经济委员会1991年头揭晓统计数字讲明,到1989年底,全世界工业机械人的总数已达38.8万个。现在拥有工业机械人最多的国家是日本,到1989年已达21.97万个,占全世界工业机械人总数的一半以上。其次是苏联,已拥有6.23万个工业机械人,占总数的16%。

智能

排名第三位的是美国,拥有3.7万个,占9%。其它拥有工业机械人较多的国家另有德国(2.24万个)、法国(7063个)、捷克斯洛伐克(7007个)、英国(5908个)、瑞典(3463个)和意大利(2585个)。

一些生长中国家或地域,也在努力生产和使用工业机械人。新加坡在1982年仅有3个工业机械人,到1989年已增长到1389个。南朝鲜1990年努力生长工业机械人技术,并鼎力大举生产和开发多种用途工业机械人。

除其本国三星、金星、大宇等机电、汽车、重工公司自力研制外,还与日本互助,团结开发浅易机械人。南朝鲜工业机械人的产量大增,一半自用,一半出口,机械人年出口额达6000万美元。

例如大宇重工业公司1987年仅向美国出口40台NOVA-10型多用途工业机械人,而1990年竟出口120万台。台湾也很重视生长工业机械人,1982年仅有20个,到1989年已生长到965个。据团结国欧洲经委会预测,从中恒久看,世界工业机械人的生长具有广泛的前景。当今世界已有的数十万个机械人,在生产、生活中担负着种种差别的劳务。

1990年1月2日美国《华盛顿邮报》揭晓题为《纪律严明设备先进——访日本高技术机械人制造厂法努克公司》的采访文章,形貌该工厂在深夜里全厂都下班了,只有—批机械人在漆黑的厂房里络绎不绝地举行无人照管下的生产情况。这些机械人像是“在没有观众的屋子里演出一场无懈可击的‘芭蕾舞’,还不停地哼着‘玛丽有一只小羊羔’的曲子,以警吿那些可能走错路而误入它们的磁性轨道的人赶忙走开”。

文章认为这家公司是世界上居于领先职位的机械人生产厂家之一,它代表了日本工业迅速走向未来的浪潮,它生产的是对日本缔造新的经济奇迹起推行动用的智能机械人,这将使日本成为一个比以往任何时间都越发令人生畏的竞争者。以日、美为典型生产的种种用途的机械人,名堂翻新,色泽醒目,用途广泛、功效上乘。除军事用途我们将在后面谈到外,现仅将社会工业应用略举一些实例如下:清扫机械人。法国巴黎地铁已开始启用,1990年已学会诸如抹椅上灰尘等一系列细致的事情,到3995年将完全成为能独立事情的清洁工。

采摘机械人。美国佛洛里达州大学研制乐成的能采摘水果自行检査成熟水平,一台装6-12个采摘臂的机械人,每秒可采收六个水果。

擦窗机械人。苏联研制出的能沿墙壁和天花板自由行走,机械人脚下装有高真空吸盘,保证它呆在上面不会掉下来,可举行清洁事情。消防机械人。

在日本东京举行了一场机械人灭火试验,带有5吨水,可靠近火源,把水柱或灭火剂瞄准目的扑灭火焰。检查机械人。英国一家公司制造出的这种机械人,能检査汽车的各个零件是否切合所需形状巨细,是否已到位,它由62个电视摄像机和激光装置,在43秒钟内,举行148次检査。

至于在工业生产中的机械人,名目就更为繁多,难以计数,诸如焊接、喷漆、搬运、装配、水下作业,采矿,以致空间操作等等,不胜枚举。人工智能和智能机械人的迅速生长,并得以广泛应用,就为所谓“3A”革命(FA工厂自动化、OA办公自动化、HA家务自动化)提供了实现的物质基础,并将继续向前生长下去,从生长趋势来看,除继续完善和增强智能机械人的多种功效外,在人工智能的技术生长上,一些国家都在着重研制语言翻译系统,如日译英、英译日,以及其它种种文字互译等。人工智能技术与机械人技术的联合,必将推动这一领域的推广和应用泛起更大的生长势头。


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