摘要
想要讓機器人完成複雜的工作,不只需要一雙手,必須要有一個「大腦」。
亨利·福特是福特汽車公司的建立者。他也是世界上第一位使用流水線大批量生產汽車的人。他曾說過一句話:「我只想要一雙手,為什麼每次總有個大腦跟著?」(Why is it everytime I ask for a pair of hands, they come with a brain attached?)
對他來說,只需要一雙幹活的手就可以了。實際上,福特有時候連「一雙手」都不想雇。如果把人當成「成本」,那么就該進行成本分析以最大可能地節約成本。福特對生產汽車的流水線上的工作進行了分析,「發現 670 項工作可由無腿的人來乾,2360 項可由只有一條腿的人來乾,2 項可由無手臂的人來乾,715 項可由只有一條手臂的人來乾,10 項可由盲人來乾。這樣,在 7882 項工作中,有 4034 項——雖然其中的一些需要力氣——並不需要完全的身體能力」。
隨著勞動力成本的不斷攀升,人們越來越傾向於用機器人代替人類工作。但機器人能完全替代人類工作嗎?隨著時間的推移,人們發現,教會機器人某些特定工作,並不是簡單的事情。
人類通過進化,大腦已經有了自己高度定製的處理慣例。雖然我可能沒見過桌子上的毛巾,但我知道自己能輕鬆把它拿起來。在拿取毛巾的過程中,大腦重拾此前類似的體驗,並將處理方法回傳給雙手。
但對於機器人來說,就沒這么容易了。Pieter Abdeel 率領的伯克利大學機器人研究小組,花費數年時間才教會機器人「BRETT」疊毛巾。最大的難點在於,每塊毛巾都不同,即便是抓取物品這一簡單動作,也需要依靠大量的處理和編程信息,這意味著包括人形機器人在內的複雜系統,需要具備非常強大的計算能力。
讓機器人學會抓物體有多難?
梅卡曼德機器人創始人邵天蘭曾在文章中介紹,讓機器人有智慧型,是非常難的一件事。廣泛存在的實用場景和困難重重的技術使得混雜物體分揀問題(Random Bin-Picking)被稱為機器人學的「聖杯」。
要解決上述問題有如下幾個難點:首先,要讓機器人看到東西(準確識別 3D 物體,實際上很難);其次,要讓機器人理解它所看到的東西是什麼;然後,讓機器人正確移動,避免不正確的碰撞(避免環境碰撞、自碰撞),需要執行正確的路徑規劃,難度也很大;最後,整合上述技術,背後仍然需要大量的工作。無論是硬體還是程式,都有很高的要求。
想要讓機器人完成複雜的工作,不只需要一雙手,必須要有一個「大腦」。
加州大學伯克利分校工業工程和運籌學系教授Ken Goldberg對此愁容滿面,他不斷摩挲著手中的咖啡杯,嘴裡還念念有詞的說:讓機器人掌握這類數據(讓機器人學會抓東西)怎么這么難啊。
人是一種群體性動物,在遠古時代,人們將經驗、知識、觀念口耳授受,代代相傳。這讓人類逐漸變得強大。在現實生活中,人類常常會憑藉「集體智慧」輕鬆解決問題。那么,能不能讓機器憑藉集體智慧解決問題呢?研究人員通過這個思路,研發了「集成學習(Collective Learning)」技術,可以協同各種專用算法輸出單個結果,嘗試解決其中的一部分問題。
如何讓機器人學會抓握一個物體?在過去,許多科學家的研究方向是讓機器人反覆練習,但這個過程非常耗時。Goldberg 的團隊則採取另外一種方式,他們與谷歌雲平台合作,先將實驗室里的機器手與伺服器終端相連,每台機器嘗試抓取超過一千個對象並找到最佳的抓取方式,再將這些獲取的數據在機器之間共享,這樣每一個機器手便能知道如何抓取測試過的所有物體。
雲機器人是什麼?
Goldberg 在很早以前便認為,機器人和人類一樣具有學習能力。它能夠學會繪製雲存儲中的信息,能夠更快地建立和分享信息。他在個人頁面中寫道,機器人和自動化系統將不再受到計算能力、記憶體和軟體資源的限制。「雲機器人和自動化」是一個新的案例,機器人和自動化系統將共享數據和代碼,在新興的網路技術研究之上進行計算,如雲計算、深度學習、大數據、開源軟體等。
前 Google 機器人聯合創始人在 2010 年提出了「雲機器人(Cloud Robotics)」這個術語。雲機器人和運動控制系統可以被廣泛的定義為:在任何機器人和自動化系統中,依賴於來自網路數據中的代碼來操作,而不是所有的感知、計算和存儲集中在一個獨立的系統中。
使用雲機器人至少有四點潛在的優勢:1)大數據:以上文中的「抓物品」為例,每個機器人認識的物體是有限的,如果物體數據存在雲端,機器人就能知道物品的種類和解決辦法;2)雲計算:讓機器人看見並感知物體,需要很高的成本,動輒十幾萬人民幣,但可以通過複雜計算來彌補,而雲計算能解決這一問題;3)集成學習:讓機器人共享它們的「成功經驗」,運用到所有機器人身上;4)Human Computation(人類和機器合作):人類的大腦始終有很多功能比機器要強,利用眾包挖掘人的優勢。比如,通過人工分析圖像和視頻來幫助機器工作。
當人類遇到機器人,是威脅還是機遇?
人工智慧和機器人誕生之初,人們就對此保持警惕,並持續至今。Nick Bostrom 是牛津大學哲學系的教授,他在 2014 年出版了一本名為「超級智慧型」的書,對人工智慧是否會超過人類進行了探討。霍金、比爾·蓋茨和馬斯克等人,都在警告機器人和人工智慧將給人類帶來威脅。馬斯克在演講中曾提到,人工智慧是對人類社會的「根本性存在威脅」(fundamental existential risk)。
然而,隨著人工智慧近兩年不斷產生突破性進展,機器人也會越來越智慧型,兩者都會有很大的突破。另一方面,如今勞動力成本不斷增加,越來越多的產業希望引入機器人,減少勞動成本。此外,在科技時代下,各國之間的競爭逐漸變成技術競爭,機器人會逐漸走入我們的工作和生活。那么,機器人會替代人類嗎?
Goldberg 對此的看法是,我們應該更多關心其「多重性」(Multiplicity)——不同群體的人類和機器人一起協同工作,以解決搜尋、運輸、醫療保健、設計和探索等難題。人和機器人將協同發展。
在 2018 年的一月,加州大學伯克利分校工業工程和運籌學系教授 Ken Goldberg 將來到 GeekPark IF 大會的現場,與我們分享他的「雲機器人」以及不久之後終將會到來的「協作機器人時代」。
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