未來生活的智能機器人

摘要：本文介紹了智能機器人的特點及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能；機器人；人形迷思

　　不久前，日本本田公司（Honda）知名的ASIMO人型機器人上臺擔任指揮，帶領(lǐng)底特律交響樂團演出百老匯音樂劇“夢幻騎士”中的名曲《The Impossible Dream》，全場演出樂手與觀眾皆報以熱烈掌聲。而麻省理工學院（MIT）機械腳實驗室研究員赫爾的下半身看起來就像機器人，他是一位雙腿截肢的殘障人士，正研究如何以金屬桿取代骨頭、用精密的計算機電路板代替腿部肌肉功能，研發(fā)出以人造肌肉驅(qū)動的義肢。

　　自1970年產(chǎn)業(yè)用機器人大量運用在工業(yè)生產(chǎn)，如汽機車、機械、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)之后，近年來隨著市場需求與應(yīng)用趨向多元化，再加上過去十年來人工智能與傳感技術(shù)等的進展，驅(qū)動了智能機器人時代的來臨，機器人與我們的生活，甚至身體也更加密不可分。

圖1  Honda所研發(fā)的智能機器人于今年5月13日，指揮底特律交響樂團并與華裔大提琴家馬友友握手（來源：Honda）

服務(wù)用智能機器人為產(chǎn)業(yè)推手

　　國際機器人協(xié)會（IFR）與聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(UNECE)調(diào)查分析指出，2003到2006年累計機器人需求達220萬臺，有三萬種的應(yīng)用產(chǎn)品出現(xiàn)；自2004至2007年間服務(wù)用智能機器人之產(chǎn)量將成長為670萬臺，在機械控制技術(shù)漸趨成熟的情況下，家務(wù)用機器人躍升成為主流，占總產(chǎn)量之61.83%，居于第二位的教育娛樂用機器人占37.25%，從2012到2020年，機器人市場總值保守估計可望達到800~2500億美元之間，主要成長的領(lǐng)域?qū)⑹欠枪I(yè)領(lǐng)域—尤其是玩具、交通、健康和老年人護理等服務(wù)用智能機器人，與個人/家用服務(wù)機器人；而「機器人」這個概念，也從模擬人的行為或形體，擴展成能學習并以自動化方式取代某些人類行為的裝置。

　　服務(wù)用智能機器人具備有多重傳感系統(tǒng)、遠程監(jiān)控、警報通知及多媒體導(dǎo)覽等功能。根據(jù)國際機器人協(xié)會所訂定之分類標準，服務(wù)用智能機器人可依照使用目的區(qū)分為19大類，如表1。其中最被看好的機器人應(yīng)用為醫(yī)療、居家服務(wù)以及娛樂等應(yīng)用。

表1  服務(wù)用智能機器人用途分類表（來源：IFR）

　　目前市場上醫(yī)療用機器人，仍是以操控式機械手臂加上顯微影像顯示系統(tǒng)所結(jié)合操作、共同使用之手術(shù)型機器人為主。目前最新的是由美國IS（Intuitive Surgical）公司所制造的機器人內(nèi)窺鏡手術(shù)裝置“達芬奇系統(tǒng)”（照片2）。優(yōu)點在于可大幅降低手術(shù)過程中的感染問題，并進入一般醫(yī)師手部所無法伸入之器官組織；此外，配合視訊傳輸與影像顯示技術(shù)的進步，可望能進一步實現(xiàn)遠距手術(shù)。醫(yī)療用機器人的進階應(yīng)用之一則朝向讓機器人成為人體一部分—人機一體的方向邁進。譬如正在發(fā)展中的人工心臟、視網(wǎng)膜、能接收神經(jīng)信號的智能型義肢等，讓身體因受傷或生病而出現(xiàn)功能缺陷的人，可以有更多替換或矯正的選擇。此外，復(fù)健與看護機器人的需求也隨著人力不足的問題而增加。

圖2  達芬奇系統(tǒng)（來源：Intuitive Surgical）

　　居家服務(wù)機器人為目前推展最順利的機器人產(chǎn)品之一。全球吸塵器每年需求量為6000萬臺，預(yù)估智能型吸塵器機器人將占總銷售量的1.6％?，F(xiàn)階段獨占鰲頭的美國機器人大廠iRobot長期以來與美國國防部及太空總署合作，看好人們對生活質(zhì)量和健康的要求，便從軍事用途機器人跨足居家服務(wù)機器人，更與Clorox共同研發(fā)Roomba的進階機種Scooba—除了吸塵功能外，還具有拖地功能。去年9月iRobot（照片3）在紐約舉辦數(shù)字生活展又推出了兩款新機種，一款是可在雨天進行戶外打掃的機器人iRobot Looj；另一款則是可通過鏡頭與麥克風進行遠程溝通的iRobot ConnectR，讓使用者可對家中環(huán)境進行互動監(jiān)控。雖然iRobot尚未發(fā)展出多功能的整合型管家機器人，但足可看其出布局居家服務(wù)機器人的野心。

圖3  已融入人們家庭的iRobot家用清潔機器人（來源： iRobot）

　　在娛樂機器人部分可發(fā)揮的空間就更多了。從Sony推出的寵物狗愛寶Aibo，到近期具有情緒表達能力的機器恐龍Pleo，今年暑假燃起新旋風的則是Wall-E（照片4）。這是由迪斯尼動畫消費者產(chǎn)品部門（Disney Consumer Products）準備推出一系列與最新動畫片Wall-E相關(guān)的機器人產(chǎn)品。“Wall-E終極機器人”有十個馬達可讓它自由運動，還可跟著人的聲音行走、自動繞開障礙物，并傳感人員進出房間，最討喜的部分是它啟動后會說話并隨著音樂跳舞，插入iPod或其它的MP3播放器，就會變身成i-Dog或i-Cy動感音樂裝置。

圖4  迪斯尼動最新機器人動畫片“Wall-E”中的機器人（來源：迪斯尼）

　　種類繁多的智能機器人產(chǎn)品創(chuàng)造了高產(chǎn)值，也為背后關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了新商機。譬如精密機械、零器件及ICT產(chǎn)業(yè)，包括網(wǎng)通、主機板、控制芯片、軟件、馬達、電池等相關(guān)零組件等，高附加價值的特性，也造就了多樣化、且大量的市場需求。

打破“人形迷思”，機器人發(fā)展無限廣

　　當機器人與人類生活接觸更多時，我們可以發(fā)現(xiàn)機器人已漸漸擺脫冰冷的機械外觀，研究人員也正設(shè)法讓機器人具有人類般的感知能力，如視覺、聽覺、觸覺甚至情緒傳感，并能有相對應(yīng)的回應(yīng)等。除了人形機器人，機器人的型態(tài)還開始因應(yīng)其不同的需求，出現(xiàn)更多可能性。一旦打破“人形迷思”，機器人的發(fā)展方向更將無限廣闊。

　　除了前述服務(wù)性應(yīng)用領(lǐng)域，智能機器人未來還能朝模仿生物的形態(tài)與功能的“仿生學”方向發(fā)展。譬如，美國國防先進研究計劃局贊助“航空環(huán)境公司”研究“黑寡婦”機器人，希望利用15公分長、仿真蜘蛛造型的小型飛行器偵測到衛(wèi)星也無法拍攝到的細節(jié)；伯克利大學也正在研究灰塵般大小的微形機器人，只要散布在空氣中就能讓一個個微小感應(yīng)器串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)；黏在指尖上，不用鍵盤就可直接操作計算機；撒在冰箱內(nèi)就能監(jiān)控食物的新鮮程度的“智能型灰塵”。今年八月，英國科學家更發(fā)表了第一款可由腦組織控制、并以神經(jīng)元為動力的機器人“Meet Gordon”。這種機器人可以植入腦中，協(xié)助理解更多腦部功能。

　　已成為世界的制造中心的中國，目前對于產(chǎn)業(yè)機器人及機器人自動化成套裝備需求較為強勁，相關(guān)研究與基礎(chǔ)零組件也獲得國家科技發(fā)展規(guī)劃較多支持。但隨著智能機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速，中國可藉由工具機發(fā)展累積的技術(shù)能力，涉足適用于嚴苛工作環(huán)境下之機器人，同時通過半導(dǎo)體零組件與相關(guān)設(shè)備的國產(chǎn)化，提高國內(nèi)機器人的技術(shù)。展望未來，機器人將不只是勞工、手術(shù)助理、指揮家、清潔人員和寵物，只要我們的想象力源源不絕，智能機器人也將為我們的生活帶來無限的驚喜。

參考文獻：

1，薛斐，從玩具到機床——機器人將會無所不在，電子產(chǎn)品世界，2008.6