第2章 机器人产生与发展

那是1920年,捷克的著名剧作家卡雷尔·查佩克在剧作《罗萨姆万能机器人》中首先提到了“Robot”这个词,“Robot”就是“机器人”的意思。也就是说,在机器人还没有问世之前,它的名字就起好了。

据说,机器人取名叫“Robot”,还有一个有趣的小故事呢!在查佩克写科幻剧本之前,他就已经想好了一个叫“labor”的词,这在拉丁文中是”劳动、工作”的意思。但是,查佩克觉得这个名字太一般了。在当时,他的兄弟正在画画,就随口说了一句“那就叫它们Robotnik好了。”

捷克语“Robotnik”是指奴隶、仆人或那些被迫服侍别人的人。后来,各个国家在翻译这个词时,都采用了捷克语的音译。在中国,为了更加明确它的内在含义,便把它翻译成了“机器人”。

查佩克这部科幻剧讲述了在第一次世界大战后工厂向自动化发展的情景。在工厂里,可以很快地制造出机器人,作为一个廉价的劳动力,它取代了工厂中工人的很多位置。

在剧中,机器人按照其主人的命令默默工作,没有感觉和感情,以呆板的方式从事繁重的劳动。后来,罗萨姆公司取得了成功,使机器人具有了感情,导致机器人的应用部门迅速增加。

在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正,就逐渐不听主人的了。随着两者矛盾的激化,机器人发动了叛乱,它们的体能和智能都非常优异,因此,人类被毁灭了。

但是,机器人不知道如何制造它们自己,认为它们很快就会灭绝,所以,它们开始寻找人类的幸存者,但是没有结果。机器人为了自己生命的延续,逼迫人类对机器人进行解剖,以获取制造机器人的方法。

当人类被迫要解剖机器人时,却面临着一对互相爱恋的机器人,它们都乐于为对方做出牺牲,这使人类感到了爱情、正义和希望所在。这时机器人又进化为了人类,并拯救了人类。从此,人类世界又起死回生了。

查佩克在剧中提出了一个比较严肃的问题,这就是机器人的安全、感知和自我繁殖的问题。随着科学技术的进步,很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象,但人类社会将可能面临科学带来的各种危机的问题。

为了防止机器人伤害人类,美国著名科幻小说家、科普作家、美国科幻小说黄金时代的代表人物之一阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”:

1.机器人一般不应该伤害人类;

2.机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;

3.机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。

这是阿西莫夫给机器人赋予的伦理性纲领。后来,在学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。那是在1967年,第一届机器人学术会议在日本召开,会上提出了两个具有代表性的定义。

一是两位日本机器人学家森政弘与合田周平提出的:

机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器。

从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。

另一个是被誉为仿人机器人之父的日本加藤一郎提出的具有如下三个条件的机器称为机器人:

1.具有脑、手、脚等三要素的个体;

2.具有用眼、耳等非接触传感器和接触传感器接受远方信息的能力;

3.具有平衡觉和固有觉的传感器。

这个定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。当然,这里所描述的不是工业机器人,而是自主机器人。

机器人的定义是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素,所以在把机器人理解为仿人机器的同时,也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。

到了1987年,国际标准化组织对工业机器人进行了定义:

工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。

1988年,法国著名教授埃斯皮奥将机器人定义为:

机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方法作为研究对象。

在我国,科学家们对机器人的定义是:

机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。

在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。

结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军事机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。

对不同任务和特殊环境的适应性,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。

中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。

总之,机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。

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在18世纪,瑞士有个很有名的钟表匠皮埃尔·德罗,他和儿子花了四年时间制造出三个安德罗丁:一个是抄写员凯利,它可以用鹅毛笔蘸上墨水后,写下一个长句子;另一个是画家亨利,它能画四幅画;第三个是女音乐家莉莉,它在演奏时眼睛会随手指变化而转动,能演奏五首乐曲。