人工智能与机器人

人工智能与机器人 人工智能与智能机器人 【摘要】人工智能一直处于计算机发展的前沿。智能机器人是人工智能技术的综合应用和体现,他它的研制不仅需要智能技术,而且涉及许多科学技术部门 和领域。20世纪以来,机器人在各方面都取得了巨大的成绩。本文简要分析了机器人的发展史,在研究上出现的问题。并进一步展望了人工智能在智能机器人上的发展,智能机器人将向着更加智能的方向发展。 【关键字】人工智能、智能机器人、应用。 1、人工智能的定义 人工智能,英语,Artificial Intelligence,简称AI,有时也称作及其智能,是指由人工制造出来的系统所表现的出来的智能。通常人工智能是通过普通计算机实现的智能。该词同时也指研究这样的智能系统是否能够实现,以及如何实现的科学领域。 目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机,人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展历史联系在一起的。人工智能理论进入21世纪,正酝酿着新的突破,人工智能的研究成果将能够创造 出更多更高级的智能“制品”—机器人,并使之在越来越多的领域超越人类智能,人工智能将为发展国家经济和改善人类生活做出更大的贡献。 2、智能机器人的发展史 科学史是一部发展史,随着科学技术的发展,机器人应运而生。机器人的发展史也是世界科学发展的体现。现代科学中先进的技术在机器人中都有应用。 一般将机器人的发展分为三个阶段。第一阶段的机器人只有“手”,以固定程序工作,不具有外界信息的反馈能力,第二阶段的机器人具有对外界信息的反馈能力,即有了感觉,如力觉、触觉、视觉等,第三阶段,即所谓“智能机器人”阶段,这一阶段的机器人已经具有了自主性,有自行学习、推理、决策、规划等能力。这也符合Agent的条件,所以,现在把智能机器人也作为一种Agent。 第一代是可编程机器人。这类机器人一般可以根据操作员所编程的程序完成一些简单的重复性操作。这一代机器人从20世纪60年代后半期开始投入使用,目前它在工业界得到了广泛应用。 第二代机器人是有感觉机器人。在20世纪70年代后期,人们开始 研究第二代机器人,这种带感觉的机器人有类似人在某种功能的感觉。具有不同程度的“感知”能力。这类机器人在工业界已有应用。 第三代机器人智能机器人。这类机器人具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它能感知思维和实现人机通讯的这种功能和机能。它可以把感知和行动智能化结合起来,因此能在非特定的环境下作业。 3、智能机器人的应用 1. 工业机器人 制造工业机器人的目的主要在于消减人员编制和提高产品质量。与传统的机器相比他有两大优点,生产过程几乎完全自动化和生产设备高适应能力。现在工业机器人主要应用于汽车工业、机电工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其他重型工业和轻工业部门。在农业方面,已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类,剪羊毛合计牛奶等。这是一个潜在的产业机器人应用领域。 2. 探索机器人 机器人对于探索的应用,即在恶劣或不适于人类工作的环境中执行任务。主要有2个有种探索机器人,自主机器人和遥控机器人。自主机器人一直是人类的研究难题,很多专家都在可能地是机器人自主化。遥控机器人已经得到广泛的应用,其中最为出名的是水下机器人和空间机器人。随着海洋是事业的发展,一般潜水技术应经无法适应高深度综合考察和研究并完成多种作业的需要,水下机器人可以代替人类在深海中进行探索,发现了好多不为认知的深海生物。空间机器人主要任务分为两大方面,1.在月球、火星及其他星球等非人居住条件下完成先去勘探,2.在宇宙空间代替宇航员做卫星的服务,主要是捕捉、修理和补给能量,,空间站上的服务及空间环境的应用试验。 3. 服务机器人 研制服务机器人用来为病人看病、护理病人和协助病残人员康复能够极大地改善伤残疾病人员的状态,以及改善瘫痪者和被截肢者得生活条件。服务机器人已经应用于下列几个方面, (1)诊断机器人,即配备有医疗诊断专家系统的机器人, (2)护理机器人,是一些具有丰富护理经验的机器人护士或护师, (3)伤残瘫痪康复机器人,包括假肢、矫形以及遥控等技术, (4)家用机器人,机器人已经开始进入家庭和办公室,用于替代人类从事清扫、洗刷、守卫、煮饭、照料小孩、接待、接电话、打印文件等。酒店售货和餐厅服务机器人、炊事机器人和机器人保姆已经不再是一种幻想, (5)娱乐机器人,包括文娱歌舞和体育机器人, (6)医疗手术机器人几年来有所突破。 4. 军事机器人 军事机器人分为3大类, (1)地面军用机器人 地面军用机器人分为两类一类是只能机器人,包括自主和半自主车辆,另一类是遥控机器人,即各种用途的遥控无人驾驶车辆。 (2)海洋军用机器人 美国海军有一个独立的水下机器人分队,这支由精锐人员和水下机器人组成的分队可以再全世界海域进行搜索、定位、援救和回收工作。水下机器人在美国海军中的另一主要涌入是扫雷,MINS水下机器人系统,他可以用来发现、分类、排除水下残物及系留的水雷。 法国军用扫雷机器人方面一直处于世界领先地位。 (3)空间军用机器人 可以说无人机和其他空间机器人都可能成为空间军用机器人。 微 型飞机用于填补军用微型和侦察机无法到达的盲区,为前线指挥员提供小范围内的具体敌情。 4、智能机器人的发展问题 尽管机器人人工智能取得了显著的成绩,控制论专家们认为它可以具备的智能水平的极限并未达到。问题不光在于计算机的运算速度不够和感觉传感器种类少,而且在于其他方面,如缺乏编制机器人理智行为程序的设计思想。现在甚至连人在解决最普通的问题时的思维过程都没有破译,人类的智能会如何呢——这种认识过程进展十分缓慢,又怎能掌握规律让计算机“思维”速度快点呢,因此,没有认识人类自己这个问题成了机器人发展道路上的绊脚石。制造“生活”在具有不固定性环境中的智能机器人这一课题,近年来使人们对发生在生物系统、动物和人类大脑中的认识和自我认识过程进行了深刻研究。结果就出现了等级自适应系统说,这种学说正在有效地发展着。 科学家们认为,智能机器人的研发方向是,给机器人装上“大脑芯片”,从而使其智能性更强,在认知学 习、自动组织、对模糊信息的综合处理等方面将会前进一大步。 虽然有人表示担忧,这种装有“大脑芯片”的智能机器人将来是否会在智能上超越人类,甚至会对人类造成威胁,但不少科学家认为,这类担心是完全没有必要的。就智能而言,目前机器人的智商相当于4岁儿童的智商,而机器人的“常识”比起正常成年人就差得更远了。美国科学家罗伯特?斯隆教授日前说,“我们距离能够以8岁儿童的能 力回答复杂问题的、具有常识的人工智能程序仍然很遥远。”日本科学家广濑茂男教授也认为,即使机器人将来具有常识并能进行自我复制,也不可能对人类造成威胁。 5、智能机器人的未来展望 智能机器人作为新一代生产和服务工具,在制造和非制造领域具有广泛的应用,如核工业、水下、空间、农业、工程机械、建筑医用、救灾、军事等方面,可代替人类完成各种工作。智能机器人也将向着以下方向发展, 1. 语言交流能力的完美化。 智能机器人被赋予“人”的含义,那么人——机通信是必不可少的功能,因而智能机器人的语言功能的完善是一个必然趋势。智能机器人的语言交流能力将越来越完善,甚至达到完美的程度。在与人进行交流时,若遇到程序中没有的词汇,能够进行词汇检测,重组,形成相近意思的词汇进行解释、翻译。 2. 动作的完美化 未来的智能机器人动作将会更加流畅。虽然现在的机器人能够简单的模仿人类的一些动作,但可以很明显的感受到动作僵化,行动过程非常缓慢。未来的智能机器人将克服这些问题,拥有类似人类的筋肉,动作的流畅度很高,看不出丝毫的不协调。它能够模仿人类的高难度动作,可以代替特技人员去完成那些高难度高危险的动作。 3. 外形跟人类越来越接近 未来智能机器人的仿真度非常高,拥有近乎完美的人造外形, 跟真正人类有着极高的相似度,细看之下依然分别不出。 4. 逻辑分析能力越来越强 未来的智能机器人拥有越来越强的逻辑分析能力,它不仅能够根据周围的环境的变化去选择最佳的方式去解决问题,还能在没有得到主人指令的情况下自行进行判断,去帮助主人完成一些事情。如在受到伤害的时候能够进行治疗,在快没有电的时候,自行充电。未来的智能机器人能够独立思考,分析,解决问题。 智能机器人是人工智能技术的综合应用和体现,它的研制不仅需要智能技术,而且涉及许多科学技术部门和领域。随着科学技术的发展越来越多的地方都需要智能机器人的参与,虽然现在很难看见智能机器人的影子,但是在不久的将来,智能机器人将会越来越普及,融入人类的生活当中来。我相信未来我们拥有《机械公敌》中哪些服务型的机器人将不会是梦想。 参考文献 [1] 廉师友 人工智能技术导论 西安电子科技大学出版社 2007 [2] Yegnanarayana, B., and Murthy, P. S. Enhancement of Reverberant Speech Using LP Residual Signal. IEEE Trans. SAP vol. 8, no. 3, pp. 267–281, 2000. [3] Tanaka K, Stability and Stabilizability of Fuzzy –neural-linear Control System,IEEE Trans on Fuzzy System,1995 [4] 钟义信 人工智能的突破与科学方法的创新 北京邮电大学出版社 2012 [5] Michael Negnevitsky .Artificial Intelligence:A guide to Intelligent Systems,Second Edition, Person Education 2012 [6] 王钰，周志华，周傲英 机器学习及其应用 清华大学出版社 2006 [7] 杨炳儒 人工智能与机器人研究 汉斯出版社 2013 [8]张钹 智能机器人的现状及发展 科学导报 1992 [9]朱玉章 未来智能机器人 军事世界 2013 [10]贾玉赞 浅议智能机器人发展及应用 太原科技 2003 [11]Navi Brain 机器人集锦 科学出版社 2012 [12]蔡自兴，徐光佑 人工智能及其应用 清华大学出版社 2003