人工智能學(xué)家

　　作者：北京郵電大學(xué) 劉偉 張玉坤

　　【機(jī)器人技術(shù)擁有一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)去和但只有很短的歷史巴貝奇差分機(jī)，本文介紹巴貝奇差分機(jī)了機(jī)器人的定義和歷史，闡述了制約當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展的兩大瓶頸：人工智能和莫拉維克悖論。最后介紹了機(jī)器人所引發(fā)的一些問(wèn)題，包括安全問(wèn)題、恐怖谷理論和機(jī)器人引起的擔(dān)憂(yōu)等?！?

　　關(guān)鍵詞

　　機(jī)器人巴貝奇差分機(jī)；人工智能；莫拉維克悖論；恐怖谷；認(rèn)知

　　1.引言

　　近年來(lái)，隨著高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能感知、人工智能、新材料等技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人的研究與應(yīng)用取得了空前的發(fā)展，已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入工業(yè)中，現(xiàn)在又開(kāi)始進(jìn)入人們的日常生活。無(wú)論人們是歡迎還是擔(dān)憂(yōu)，機(jī)器人的時(shí)代已漸行漸近。

　　機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”， 發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)提高創(chuàng)新能力、增強(qiáng)國(guó)家綜合實(shí)力、帶動(dòng)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有十分重要的意義。世界主要大國(guó)都將機(jī)器人的研究與應(yīng)用擺在本國(guó)科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略地位。2011年，美國(guó)推出國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃(National Robotics Initiative，NRI) ；2012年，韓國(guó)發(fā)布《機(jī)器人未來(lái)戰(zhàn)略2022》；2014年，歐盟啟動(dòng)“SPARC計(jì)劃”；2015年日本發(fā)布《機(jī)器人新戰(zhàn)略（Japan’s Robot Strategy）》，縱觀這些主要國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用已成為塑造創(chuàng)新發(fā)展新優(yōu)勢(shì)的“必爭(zhēng)之地”。

　　同樣，在巴貝奇差分機(jī)我國(guó)無(wú)論是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略還是 “中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都是重要內(nèi)容。今年（2016年）4月，我國(guó)發(fā)布了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年），對(duì)機(jī)器人作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域作出總體部署，推進(jìn)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展。

　　2．機(jī)器人的定義與分類(lèi)

　　“機(jī)器人（Robot）”一詞出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)。1921，捷克劇作家卡雷爾·恰佩克（KarelCapek，1890-1938）創(chuàng)作了科幻舞臺(tái)劇《羅素姆的萬(wàn)能機(jī)器人》（Rossum’s Univeral Robots），劇本中首次使用了機(jī)器人的英文“Robot”一詞。“Robot”這個(gè)詞來(lái)源于捷克單詞“Robota”，意為“努力工作”或“奴役”。

　　2.1 機(jī)器人三定律

　　在卡雷爾·恰佩克創(chuàng)造機(jī)器人（Robot）一詞21年后，著名科幻小說(shuō)家艾薩克·阿西莫夫（IsaacAsimov）在于1942年發(fā)表的作品《我，機(jī)器人》（I，Robots）中第一次明確提出了“機(jī)器人三定律”(ThreeLaws of Robotics)。

　　即：

　　第一法則：機(jī)器人不得傷害人類(lèi)，或因不作為(袖手旁觀)使人類(lèi)受到傷害；

　　第二法則：除非違背第一法則，機(jī)器人必須服從人類(lèi)的命令；

　　第三法則：在不違背第一及第二法則下，機(jī)器人必須保護(hù)自己。

　　雖然，“機(jī)器人三定律”只是一個(gè)文學(xué)概念，并不是一個(gè)嚴(yán)密科學(xué)的定律，內(nèi)部各法則之間也有對(duì)抗性，現(xiàn)實(shí)中在人工智能安全研究和機(jī)器人倫理學(xué)領(lǐng)域的很多專(zhuān)家并不認(rèn)可它，沒(méi)有人將它作為指導(dǎo)方案。甚至，即便在阿西莫夫自己的科幻小說(shuō)里它也會(huì)出問(wèn)題。但“機(jī)器人三定律”仍然在媒體、網(wǎng)絡(luò)和科幻愛(ài)好者群體中產(chǎn)生了廣泛的影響，很多人對(duì)機(jī)器人最初的認(rèn)識(shí)都是伴隨著“機(jī)器人三定律”而來(lái)的。

　　2.2機(jī)器人的定義

　　各國(guó)相關(guān)組織機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)器人的定義主要有以下幾種：

　?。?）美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的定義：機(jī)器人是“一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過(guò)可編程序動(dòng)作來(lái)執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機(jī)械手”。

　?。?）日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的定義：工業(yè)機(jī)器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類(lèi)勞動(dòng)的通用機(jī)器”。

　?。?）美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）的定義：機(jī)器人是“一種能夠進(jìn)行編程并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某些操作和移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置”。

　?。?）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：機(jī)器人是“一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專(zhuān)用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。

　　在我國(guó)對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。

　　2.3機(jī)器人的分類(lèi)

　　機(jī)器人定義上的模糊和多樣，使得機(jī)器人在分類(lèi)上也有很多方法。常見(jiàn)的有按運(yùn)動(dòng)方式、智能程度、按機(jī)器人用途分類(lèi)。

　　按機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)可以分為：固定式機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人，移動(dòng)機(jī)器人又可以分為：輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、足式機(jī)器人、飛行機(jī)器人、水下機(jī)器人等。

　　按機(jī)器人智能程度可以分為：一般機(jī)器人、智能機(jī)器人。智能機(jī)器人根據(jù)其智能水平又可分為：傳感型機(jī)器人、半自主機(jī)器人、自主型機(jī)器人。按用途分類(lèi)是機(jī)器人根據(jù)不同的應(yīng)用行業(yè)和工作任務(wù)進(jìn)行分類(lèi)，是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)最常用也是最常見(jiàn)的分類(lèi)方法。一般可以分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。

　　3.機(jī)器人的歷史

　　盡管“機(jī)器人”作為專(zhuān)有名詞加以引用只有幾十年的歷史，但是機(jī)器人的概念存在于人類(lèi)的想像中已有約三千多年的歷史了。

　　3.1中國(guó)古代的機(jī)器人

　　我國(guó)古代最早關(guān)于機(jī)器人的記錄是《列子·湯問(wèn)篇》中“能倡者”的故事：工匠偃師給周穆王獻(xiàn)上了一個(gè)木偶故事，木偶外表看起來(lái)和人類(lèi)完全一樣。《北史·列傳71》記載隋煬帝為了與寵臣柳?隨時(shí)相見(jiàn)，便令人模仿巴貝奇差分機(jī)他的模樣造了一個(gè)“偶人”，唐朝《朝野僉載》中記載一個(gè)可以行乞的木僧，木僧可以發(fā)出聲音，寬泛的說(shuō)，這可以算作具有“語(yǔ)音”功能的“機(jī)器人”了

　　其它類(lèi)似記載還有很多，如《三國(guó)志·諸葛亮傳》中的木牛流馬，《墨子·魯問(wèn)》中公輸子削木為鵲的故事，等等。雖然古籍中對(duì)這些機(jī)器人的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有詳細(xì)介紹，很有可能只是古人想象的作品，但卻表明了古人對(duì)機(jī)器人的豐富想像。

　　3.2．國(guó)外古代的機(jī)器人

　　國(guó)外有關(guān)機(jī)器人的記載可以追溯到古希臘，據(jù)荷馬史詩(shī)《伊利亞特》記載，火神兼匠神赫淮斯托斯（Hephaistus）創(chuàng)造出了一組金制機(jī)械助手。他的這些機(jī)械助手身體強(qiáng)健、可以說(shuō)話(huà)，且非常聰明。

　　文藝復(fù)興時(shí)期，達(dá)·芬奇（Leonardoda Vinci）設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)械騎士，也就是著名的達(dá)芬奇機(jī)器人（Leonardo's Robot）也叫日耳曼裝甲騎士。這個(gè)機(jī)器人被設(shè)計(jì)成一個(gè)騎士的模樣，可以做出一些動(dòng)作，包括坐起、揮動(dòng)胳膊、搖頭及張閉嘴巴等。后來(lái)人們根據(jù)達(dá)芬奇的手稿，復(fù)制了達(dá)芬奇機(jī)器人。

　　18世紀(jì)后期，瑞士鐘表名家德羅及其兒子和徒弟，分別制造了3個(gè)小機(jī)器：寫(xiě)字人偶、繪圖人偶，彈風(fēng)琴人偶?，F(xiàn)在它們還被收藏于瑞士那切特爾藝術(shù)與歷史博物館中。

　　3.3 近代機(jī)器人

　　1954年，美國(guó)發(fā)明家喬治·德沃爾（George Devol）申請(qǐng)了一項(xiàng)關(guān)于可編程通用自動(dòng)化設(shè)備的專(zhuān)利，德沃爾的專(zhuān)利第一次實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式可編程機(jī)器人，標(biāo)志著現(xiàn)代機(jī)器人工業(yè)的建立。后來(lái)，德沃爾同他的合作伙伴約瑟夫·恩格爾伯格（Joseph Engel Berger）創(chuàng)建了世界上第一家機(jī)器人企業(yè)Unimation。1962年Norman Heroux根據(jù)上述專(zhuān)利制造了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人Unimate，這臺(tái)機(jī)器人首先應(yīng)用在了通用汽車(chē)的裝配生產(chǎn)線(xiàn)上。同年，美國(guó)機(jī)床鑄造公司（AMF）研制出了Verstran機(jī)器人，采用液壓驅(qū)動(dòng)，機(jī)械臂可以繞底座旋轉(zhuǎn)，沿垂直方向升降或沿半徑方向伸縮。它們的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要機(jī)械臂組成。Unimate和Versatran是世界上最早的工業(yè)機(jī)器人，人類(lèi)社會(huì)從此邁入了機(jī)器人時(shí)代。

　　1960年代傳感器開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，1966年，斯坦福大學(xué)研究所人工智能研究中心開(kāi)始研制世界上第一臺(tái)具有自主能力移動(dòng)機(jī)器人——Shakey。Shakey于1972年研制成功，綜合了機(jī)器人學(xué)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)，自然語(yǔ)言處理等方面的知識(shí)，是第一臺(tái)混合了邏輯推理和物理動(dòng)作的機(jī)器人。開(kāi)創(chuàng)了許多先例。

　　進(jìn)入20世紀(jì)70年代，人工智能開(kāi)始與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合，一方面機(jī)器人為人工智能提供了一個(gè)很好的試驗(yàn)平臺(tái)和應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面人工智能也讓機(jī)器人的功能和運(yùn)行更加智能。隨著自動(dòng)控制理論、機(jī)電技術(shù)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。1974年，Cincinnati Milacron公司推出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人，命名為“The Tomorrow Tool”，可以舉起45.36kg重的物體，并可以跟蹤裝配線(xiàn)上的移動(dòng)物體。1975年，IBM共識(shí)研制出一個(gè)帶有觸覺(jué)和力覺(jué)傳感器的機(jī)械手，由計(jì)算機(jī)控制，可以完成有20個(gè)零件的打字機(jī)機(jī)械裝配工作。

　　3.4機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

　　進(jìn)入21世紀(jì)，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展逐漸趨向成熟，而服務(wù)機(jī)器人則持續(xù)快速發(fā)展，受到越來(lái)越多的關(guān)注。在仿人機(jī)器人、仿生機(jī)器人、家用機(jī)器人等方面都取得了重要進(jìn)展。

　　在仿人機(jī)器人方面，日本本田公司于2000年發(fā)布了首款仿人ASIMO，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)和升級(jí)，2011版ASIMO已經(jīng)可以同時(shí)與多人進(jìn)行對(duì)話(huà)，遭遇其他正在行動(dòng)中的人時(shí)，ASIMO會(huì)預(yù)測(cè)對(duì)方行進(jìn)方向及速度，自行預(yù)先計(jì)算替代路線(xiàn)以免與對(duì)方相撞?？梢圆叫小⒈寂?、倒退走，還可以單腳跳躍、雙腳跳躍，也可以在些微不平的地面行走，甚至能邊跳躍邊變換方向。奔跑速度可以達(dá)到9km/h。它的手可轉(zhuǎn)開(kāi)水瓶、握住紙杯、進(jìn)行倒水，手指動(dòng)作更纖細(xì)，甚至可以邊說(shuō)話(huà)邊以手語(yǔ)表現(xiàn)說(shuō)話(huà)內(nèi)容。

　　其它的人形機(jī)器人還有很多，例如波士頓動(dòng)力公司2013年發(fā)布的雙足人形機(jī)器人Atlas，它有四個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)的四肢。Atlas由航空級(jí)鋁和鈦建造，身高約6英尺（1.8米）高，重達(dá)330磅（150公斤），藍(lán)光LED照明。它配備了兩個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)—— 一個(gè)激光測(cè)距儀和一個(gè)立體照相機(jī)，由一個(gè)機(jī)載電腦控制。它的手具有精細(xì)動(dòng)作技能的能力，它的四肢共擁有28度的自由度。雖然2013年的原型版本被系鏈到外部電源來(lái)保持穩(wěn)定，Atlas機(jī)器人可以在崎嶇的地形行走和攀登獨(dú)立使用其胳膊和腿。Atlas參加了由國(guó)防高等研究計(jì)劃署（DARPA）舉辦的機(jī)器人挑戰(zhàn)賽，一同參加比賽的還有很多其它研究團(tuán)隊(duì)的人形機(jī)器人，它們都具有很高的研究水平。

　　在仿生機(jī)器人方面，與Atlas同出自波士頓動(dòng)力公司的四足仿生機(jī)器人BigDog同樣取得了巨大的成就。它沒(méi)有車(chē)輪或者履帶，而是采用四條機(jī)械腿來(lái)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械腿上面有各種傳感器，包括關(guān)節(jié)位置和接觸地面的部位。它還有一個(gè)激光回轉(zhuǎn)儀，以及一套立體視覺(jué)系統(tǒng)。BigDog有一米長(zhǎng)，0.7米高，75千克重，幾乎相當(dāng)于一頭小騾子的體積。目前能夠以每小時(shí)5.3公里的速度穿越粗糙地形，并且負(fù)載154千克的重量。它能夠爬行35度的斜坡。其運(yùn)動(dòng)是由裝載在機(jī)身上的計(jì)算機(jī)控制的。這臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠接收機(jī)器上各種傳感器傳達(dá)的信號(hào)。導(dǎo)航和平衡也由這個(gè)控制系統(tǒng)控制。

　　在醫(yī)療機(jī)器人方面，2000年左右研制成功并使用的達(dá)芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)（Leonardo Da Vinci surgical robot）是一種高級(jí)機(jī)器人平臺(tái)，它可以通過(guò)使用微創(chuàng)的方法，實(shí)施復(fù)雜的外科手術(shù)。它由三部分組成：外科醫(yī)生控制臺(tái)、床旁機(jī)械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)。達(dá)芬奇機(jī)器人的使用，使手術(shù)精確度大大增加，術(shù)后恢復(fù)加快，并減少了醫(yī)護(hù)人員的工作量。

　　在家用服務(wù)機(jī)器人方面，自20世紀(jì)末研制出第一臺(tái)掃地機(jī)器人以來(lái)，已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展，是服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域里面產(chǎn)業(yè)化程度最高和應(yīng)用最多的機(jī)器人，其技術(shù)也從之前的隨機(jī)清掃方式進(jìn)化到路徑規(guī)劃式清掃，為人們的生活帶來(lái)了巨大的便利。

　　4.機(jī)器人與人工智能

　　機(jī)器人，特別是未來(lái)的智能機(jī)器人不應(yīng)僅是信息、控制、生物、材料、機(jī)械等科學(xué)技術(shù)的融合與結(jié)晶，更可能是集科技、人文、藝術(shù)和哲學(xué)為一體的“有機(jī)化合物”，是各種“有限理性”與“有限感性”疊加和激蕩的結(jié)果。未來(lái)智能機(jī)器人的發(fā)展與人工智能密不可分，同時(shí)人工智能也是制約當(dāng)前機(jī)器人科技發(fā)展的一大瓶頸。

　　和機(jī)器人一樣，人工智能也“有一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)去，但只有短暫的歷史”。她的起源可以追溯到文藝復(fù)興，17世紀(jì)，萊布尼茲，托馬斯·霍布斯和笛卡兒等人開(kāi)始嘗試將理性的思考系統(tǒng)化為代數(shù)學(xué)或幾何學(xué)那樣的體系。這些哲學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始明確提出形式符號(hào)系統(tǒng)的假設(shè)，而這也成為后來(lái)人工智能研究的指導(dǎo)思想。19世紀(jì)，劍橋大學(xué)的查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）建造差分機(jī)開(kāi)始嘗試用機(jī)器來(lái)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。第一、二次世界大戰(zhàn)大大加快了人工智能發(fā)展的進(jìn)程，圖靈機(jī)的提出激發(fā)了科學(xué)家們探討讓機(jī)器人思考的可能。

　　1956年達(dá)特茅斯會(huì)議第一次提出以“人工智能（ArtificialIntelligence）”一詞作為本領(lǐng)域的名稱(chēng)，并斷言“學(xué)習(xí)的每一方面或智能的任何其他特性都能被精確地加以描述，使得機(jī)器可以對(duì)其進(jìn)行模擬”。這把人工智能領(lǐng)域的研究范圍擴(kuò)展到了人類(lèi)學(xué)習(xí)、生活、工作的方方面面。目前人工智能不但包括生理、心理、物理、數(shù)理等自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)，而且涉及到哲學(xué)、倫理、藝術(shù)、教理等人文藝術(shù)宗教領(lǐng)域的道理。

　　1997年5月11日，IBM“深藍(lán)”的電腦擊敗了國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫的人腦，證明了在有限的時(shí)空里“計(jì)算”可以戰(zhàn)勝“算計(jì)”，進(jìn)而論證了現(xiàn)代人工智能的基石條件（假設(shè)）：物理符號(hào)系統(tǒng)具有產(chǎn)生智能行為的充分必要條件（Newell and Simon,1976）是成立的。2016年3月，Google AlphaGo在首爾以4:1的比分戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍李世石九段，更是引發(fā)了人工智能將如何改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)生活形態(tài)的話(huà)題。當(dāng)前人工智能的概念似乎有些過(guò)熱，雖然過(guò)去幾十中人工智能已經(jīng)取得了令人矚目的成就，但實(shí)際上我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在人工智能都還僅能應(yīng)用在諸如語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等單一領(lǐng)域，當(dāng)前人工智能水平的提升還只是量變，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到質(zhì)變的標(biāo)準(zhǔn)。

　　人工智能是人類(lèi)發(fā)展到一定階段自然產(chǎn)生的一門(mén)學(xué)科，包括人、機(jī)與環(huán)境三部分，所以人工智能也可以說(shuō)成人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)交互方面的一種學(xué)問(wèn)。飽含變數(shù)的人機(jī)環(huán)境交互系統(tǒng)內(nèi)，存在的邏輯不是主客觀的必然性和確定性，而是與各種可能性保持互動(dòng)的同步性，是一種可能更適合人類(lèi)各種復(fù)雜的藝術(shù)過(guò)程的隨機(jī)應(yīng)變的能力，而這種能力恰恰是當(dāng)前人工智能所欠缺的地方。

　　當(dāng)前人工智能研究的難點(diǎn)不僅在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，更多的是在深層次對(duì)認(rèn)知的解釋與構(gòu)建方面，而研究認(rèn)知的關(guān)鍵則在于自主和情感等意識(shí)現(xiàn)象的破解。然而由于意識(shí)的主觀隨意和難以捉摸等特點(diǎn)，與講求邏輯實(shí)證與感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證判斷的科學(xué)技術(shù)有較大偏差，使其長(zhǎng)期以來(lái)難以獲得科技界的關(guān)注。但現(xiàn)在請(qǐng)況正逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變：研究飄忽不定的意識(shí)固然不符合科技的尺度，但把意識(shí)限制在一定情境之下呢？人在大時(shí)空環(huán)境中的意識(shí)是很難確定的，但在小尺度時(shí)空情境下的意識(shí)卻可能是有一定規(guī)律的。

　　實(shí)際上，目前以符號(hào)表征、計(jì)算的計(jì)算機(jī)虛擬建構(gòu)體系是很難逼真反映真實(shí)世界的（數(shù)學(xué)本身并不完備），而認(rèn)知科學(xué)的及時(shí)出現(xiàn)不自覺(jué)地把真實(shí)世界和機(jī)器建構(gòu)之間的對(duì)立統(tǒng)一了起來(lái)，圍繞是（Being）、應(yīng)（Should）、要（Want）、能（Can）、變（Change）等節(jié)點(diǎn)展開(kāi)融合進(jìn)而形成一套新的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)交互體系。

　　5.機(jī)器人與莫拉維克悖論

　　制約當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展的另一瓶頸是莫拉維克悖論。

　　在機(jī)器人的發(fā)展中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與人們常識(shí)相佐的現(xiàn)象：讓計(jì)算機(jī)在智力測(cè)試或者下棋中展現(xiàn)出一個(gè)成年人的水平是相對(duì)容易的，但是要讓計(jì)算機(jī)有如一歲小孩般的感知和行動(dòng)能力卻是相當(dāng)困難甚至是不可能的（"It is comparatively easy to make computers exhibit adult levelperformance on intelligence tests or playing checkers, and difficult orimpossible to give them the skills of a one-year-old when it comes toperception and mobility."）。這便是在機(jī)器人領(lǐng)域著名的莫拉維克悖論。

　　莫拉維克悖論（Moravec's paradox）由漢斯·莫拉維克（Hans Moravec）, 羅德尼·布魯克斯（Rodney Brooks）,馬文·閔斯基（Marvin Minsky）等人于20世紀(jì)80年代提出。莫拉維克悖論指出：和傳統(tǒng)假設(shè)不同，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，實(shí)現(xiàn)邏輯推理等人類(lèi)高級(jí)智慧只需要相對(duì)很少的計(jì)算能力，而實(shí)現(xiàn)感知、運(yùn)動(dòng)等低等級(jí)智慧卻需要巨大的計(jì)算資源。

　　語(yǔ)言學(xué)家和認(rèn)知科學(xué)家史迪芬·平克（Steven Pinker）認(rèn)為這是人工智能研究者的最重要發(fā)現(xiàn)，在“The Language Instinct”這本書(shū)里，他寫(xiě)道：經(jīng)過(guò)35年人工智能的研究，人們學(xué)到的主要內(nèi)容是“困難的問(wèn)題是簡(jiǎn)單的，簡(jiǎn)單的問(wèn)題是困難的”。四歲小孩具有的本能─辨識(shí)人臉、舉起鉛筆、在房間內(nèi)走動(dòng)、回答問(wèn)題等，事實(shí)上是工程領(lǐng)域內(nèi)目前為止最難解的問(wèn)題。隨著新一代智慧設(shè)備的出現(xiàn)，股票分析師、石化工程師和假釋委員會(huì)都要小心他們的位置被取代，但是園丁、接待員和廚師至少十年內(nèi)都不用有這種擔(dān)心。

　　與之相似，馬文?閔斯基強(qiáng)調(diào)，對(duì)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，最難以復(fù)刻的人類(lèi)技能是那些無(wú)意識(shí)的技能?？傮w上，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，一些看起來(lái)簡(jiǎn)單的動(dòng)作比那些看起來(lái)復(fù)雜的動(dòng)作要更加難以實(shí)現(xiàn)。

　　在早期人工智能的研究里，當(dāng)時(shí)的研究學(xué)者預(yù)測(cè)在數(shù)十年內(nèi)他們就可以造出思考機(jī)器。他們的樂(lè)觀部分來(lái)自于一個(gè)事實(shí)，他們已經(jīng)成功地使用邏輯來(lái)創(chuàng)造寫(xiě)作程序，并且解決了代數(shù)和幾何的問(wèn)題以及可以像人類(lèi)棋士般下國(guó)際象棋。正因?yàn)檫壿嫼痛鷶?shù)對(duì)于人們來(lái)說(shuō)通常是比較困難的，所以被視為一種智慧象征。他們認(rèn)為，當(dāng)幾乎解決了“困難”的問(wèn)題時(shí)，“容易”的問(wèn)題也會(huì)很快被解決，例如環(huán)境識(shí)別和常識(shí)推理。但事實(shí)證明他們錯(cuò)了，一個(gè)原因是這些問(wèn)題是其實(shí)是難解的，而且是令人難以置信的困難。事實(shí)上，他們已經(jīng)解決的邏輯問(wèn)題是無(wú)關(guān)緊要的，因?yàn)檫@些問(wèn)題是非常容易用機(jī)器來(lái)解決的。

　　根據(jù)當(dāng)時(shí)的研究，智慧最重要的特征是那些困難到連高學(xué)歷的人都會(huì)覺(jué)得有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，例如象棋，抽象符號(hào)的統(tǒng)合，數(shù)學(xué)定理證明和解決復(fù)雜的代數(shù)問(wèn)題。至于四五歲的小孩就可以解決的事情，例如用眼睛區(qū)分咖啡杯和一張椅子，或者用腿自由行走，又或是發(fā)現(xiàn)一條可以從臥室走到客廳的路徑，這些都被認(rèn)為是不需要智慧的。

　　在發(fā)現(xiàn)莫拉維克悖論后，一部分人開(kāi)始在人工智能和機(jī)器人的研究上追求新的方向，研究思路不再僅僅局限于模仿人類(lèi)認(rèn)知學(xué)習(xí)和邏輯推理能力，而是轉(zhuǎn)向從模仿人類(lèi)感覺(jué)與反應(yīng)等與物理世界接觸的思路設(shè)計(jì)研發(fā)機(jī)器人。莫拉維克悖論的發(fā)現(xiàn)者之一Rodney Brooks便在其中，他決定建造一種沒(méi)有辨識(shí)能力而只有感知和行動(dòng)能力的機(jī)器，并稱(chēng)之為Nouvelle AI。雖然他的研究早在1990年代就開(kāi)始，但是直到2011年其Baxter機(jī)器人還是不能像裝配工人那樣自如地拿起細(xì)小的物件。

　　莫拉維克悖論對(duì)應(yīng)的是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制和感知系統(tǒng)，而人工智能則對(duì)應(yīng)于機(jī)器人的控制和信息處理中樞。如果把人工智能對(duì)應(yīng)于機(jī)器人的大腦，那么莫拉維克悖論對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制和感知系統(tǒng)則對(duì)應(yīng)于機(jī)器人的小腦。只有大腦小腦系統(tǒng)發(fā)展，機(jī)器人才能更好的服務(wù)人類(lèi)。

　　6機(jī)器人的社會(huì)問(wèn)題

　　6.1安全問(wèn)題

　　機(jī)器人作為一個(gè)設(shè)備為人類(lèi)工作服務(wù)有一個(gè)前提，那就是安全。在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)有了相對(duì)完善、成熟的安全標(biāo)準(zhǔn)體系。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域各國(guó)都缺乏相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2014年2月正式發(fā)布了ISO 13482安全標(biāo)準(zhǔn)，這是服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的第一個(gè)國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)良好的開(kāi)端，ISO 13482包含移動(dòng)仆從機(jī)器人、載人機(jī)器人、身體輔助機(jī)器人三大類(lèi)服務(wù)機(jī)器人的基本安全要求。

　　服務(wù)機(jī)器人的安全不僅包括傳統(tǒng)的硬件安全如電氣安全等，還包括軟件安全，機(jī)器人的軟件安全與人們熟悉的計(jì)算機(jī)軟件安全還有不同，雖然計(jì)算機(jī)軟件失控或遭受攻擊后也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損失，但它僅存在于虛擬空間，不直接對(duì)物理世界產(chǎn)生作用。但機(jī)器人系統(tǒng)的軟件安全則不同，機(jī)器人的軟件系統(tǒng)可以控制其硬件作出各種動(dòng)作，會(huì)對(duì)真實(shí)物理空間產(chǎn)生直接影響，一旦自身失控或遭受攻擊被人控制，可能就會(huì)對(duì)使用者造成直接的人身傷害。目前機(jī)器人軟件安全研究還比較少，也沒(méi)有機(jī)器人專(zhuān)用的安全防護(hù)軟件或方案，這可能會(huì)導(dǎo)致極大的安全隱患，應(yīng)引起人們的重視。

　　6.2恐怖谷理論

　　1970年，日本機(jī)器人專(zhuān)家森正弘（MasahiroMori）提出了機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)著名的理論——恐怖谷理論（The Uncanny valley），“恐怖谷”一詞最早由Ernst Jentsch于1906年在其論文《恐怖心理學(xué)》中提出，后又于1919年被佛洛依德在論文《恐怖谷》中闡述，成為心理學(xué)領(lǐng)域一個(gè)著名的理論，恐怖谷一次。森正弘的恐怖谷理論是一個(gè)關(guān)于人類(lèi)對(duì)機(jī)器人和非人類(lèi)物體感覺(jué)的假設(shè)。

　　森正弘的假設(shè)指出，隨著機(jī)器人在外表、動(dòng)作上與人類(lèi)越來(lái)越像，人類(lèi)會(huì)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生正面的情感；但若到了某一特定程度，人類(lèi)對(duì)機(jī)器人的反應(yīng)會(huì)變得極為負(fù)面。哪怕僅僅是很小的一點(diǎn)差別，都會(huì)使人覺(jué)得非常刺眼，甚至使整個(gè)機(jī)器人顯得非常僵硬恐怖，使人有面對(duì)行尸走肉的感覺(jué)。但，當(dāng)機(jī)器人與人類(lèi)的相似度繼續(xù)上升時(shí)，直至達(dá)到普通人之間的相似度時(shí)，人類(lèi)對(duì)機(jī)器人的情感反應(yīng)會(huì)再度回到正面。

　　“恐怖谷”一詞用以形容人類(lèi)對(duì)跟他們相似到特定程度之機(jī)器人的排斥反應(yīng)。而“谷”就是指在研究里“好感度對(duì)相似度”的關(guān)系圖中，在相似度臨近100%前，好感度突然墜至反感水平，回升至好感前的那段范圍。

　　6.3 機(jī)器人威脅論

　　“機(jī)器人威脅論”伴隨著機(jī)器人發(fā)展的始終，其歷史甚至比現(xiàn)代機(jī)器人還要長(zhǎng)。早在1921年，卡雷爾·恰佩克提出“機(jī)器人（Robot）”一詞的那部劇本的結(jié)局就是機(jī)器人反抗并消滅了人類(lèi)。后來(lái)，“機(jī)器人威脅論”更是稱(chēng)為科幻小說(shuō)或科幻電影永恒的題材之一。最近幾年，科技圈的一些大佬們也紛紛警告機(jī)器人或人工智能將會(huì)帶來(lái)的威脅，著名企業(yè)家艾倫·馬斯克認(rèn)為人工智能的危險(xiǎn)性甚至大于核武器。物理學(xué)家霍金則警告說(shuō)，人工智能可能會(huì)招致人類(lèi)末日。就連鼎鼎大名的比爾蓋茨也建議要小心管理數(shù)碼形態(tài)的“超級(jí)智能”。

　　但現(xiàn)實(shí)是，目前的機(jī)器人技術(shù)距離真正的“智慧”還差的很遠(yuǎn)，已有的所謂“智能機(jī)器人”幾乎都是表面性的，主要還是以科研或娛樂(lè)為主。目前大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的基本只有工廠里的機(jī)械臂和家里爬行的吸塵器。如果把機(jī)器人智能水平分成四個(gè)等級(jí)：功能、智能、智力、智慧。那么目前的機(jī)器人大部分都處在功能階段，有少部分實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品可能達(dá)到智能。終結(jié)者（Terminator）們還只不過(guò)是好萊塢電影里面的角色而已。

　　現(xiàn)在，無(wú)論是小說(shuō)還是電影中科幻世界還是我們所在的物理世界，機(jī)器人都越來(lái)越聰明了，越來(lái)越有“人性”了，在一些方面逐漸接近人類(lèi)，在另一些方面則逐漸超越人類(lèi)。于是人們?cè)絹?lái)越擔(dān)心科幻電影中的世界有一天會(huì)變成事實(shí)，但拋去所有的幻想與浮躁，真實(shí)的情況到底是怎樣的？縱觀歷史，每次新技術(shù)的出現(xiàn)都會(huì)引起人們的恐慌與反對(duì)，但我們不是每次都安然度過(guò)并開(kāi)始享受這些技術(shù)帶來(lái)的便利了嗎？從遠(yuǎn)古的刀、箭到現(xiàn)在的汽車(chē)、飛機(jī)、核能，這些都是工具，其本身并沒(méi)有善惡屬性，真正能決定其用途或善惡的，是背后的使用者。一項(xiàng)新的技術(shù)，如果對(duì)人們的幫助遠(yuǎn)大于危害，那我們就應(yīng)該正面、積極的對(duì)待它，防范可能的不當(dāng)使用，然后繼續(xù)向前進(jìn)。

　　7.結(jié)束語(yǔ)

　　有人說(shuō)，機(jī)器人是個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，在某種程度上是有道理的，因?yàn)椤拔覀兡芊裨跈C(jī)器身上再現(xiàn)人類(lèi)的智能”和“我們能否與真正的智能機(jī)器人和平相處”，某些意義上這不僅是技術(shù)問(wèn)題，也是哲學(xué)問(wèn)題。當(dāng)今乃至可見(jiàn)的未來(lái)，人與機(jī)器人之間的關(guān)系不應(yīng)該是取代而是共存，未來(lái)的世界可能是人與機(jī)器人共在的時(shí)代：相互按力分配、相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同進(jìn)步，相互激發(fā)喚醒，有科有幻，有情有義，相得益彰......

【重磅】未來(lái)科技學(xué)院籌備成立，開(kāi)講前沿科技未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

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人工智能學(xué)家是權(quán)威的前沿科技媒體和研究機(jī)構(gòu)，2016年2月成立人工智能與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化實(shí)驗(yàn)室（AIE Lab)，重點(diǎn)研究互聯(lián)網(wǎng)，人工智能，腦科學(xué)，虛擬現(xiàn)實(shí)，機(jī)器人，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和重大科學(xué)問(wèn)題。

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