一文解析機器人發展趨勢,從自動化演進到自主化

?機器人資訊 ????|???? ?2020-06-12

   人工智慧開啟了新一代機器人技術 Robotics 2.0,最大改變是從原先人工編寫程式而來的自動化,邁向了真正的自主學習。本文將嘗試揭開人工智慧(AI)應用的神秘面紗,協助讀者瞭解 AI 機器人將如何影響我們的未來,并釐清我們常常聽到,但卻著墨不多、甚至根本尚未全然理解的主題。

 

  本文為「Robotics 2.0」系列文章的第一篇,講述機器人技術與 AI 對于各大產業和未來工作的影響。我們將討論 AI 將如何釋放機器人技術的潛力,這項新技術的挑戰和機會,以及這一切將如何影響我們的生產力、就業狀況、甚至日常生活。在人工智慧被大肆宣傳的當下,我們希望透過這些文章鼓勵更有建設性和全面性的探討。

 

  重新定義機器人:揭開次世代 AI 機器人 Robotics 2.0 的神秘面紗

 

  提到機器人,我們總有各式各樣天馬行空的想像:從 Softbank(軟銀集團)的社交機器人 Pepper、能輕松后空翻的 Boston Dynamics 公司機器人 Atlas、《魔鬼終結者》(Terminator)系列電影的人造人殺手,到電視影集《西方極樂園》(West World)中隨處可見、栩栩如生的擬真機器人角色。

 

  我們常常聽到兩極化的觀點;有些人傾向高估機器人模仿人類的能力,認為機器終將取代人類,有些人則對新研究和技術的潛力太過悲觀。

 

  在過去一年之中,許多創業、科技、新創業界的朋友都曾問過我,在 AI,尤其是深度強化學習和機器人技術的領域,究竟有哪些「實際」進展?

 

  令人最為好奇的是:

 

  AI 機器人和傳統機器人有什么不一樣?AI 機器人是否真有顛覆各大產業的潛力?它的能力和限制又是什么?

 

  看來,想要瞭解現在的技術進步和產業格局,是出乎意料的困難,更不用說要對未來做出預測。藉由這篇文章,我嘗試揭開人工智慧應用于機器的神秘面紗,釐清這個我們常常聽到,但卻著墨不多、或根本未全然理解的主題。

 

  首先必須回答的基本問題:什么是 AI 機器人(AI-enabled Robotics)?它們又有什么獨特之處?

 

  機器人演進:從自動化到自主化

 

  「機器學習解決了以往『對電腦困難,對人來說卻容易』的各種問題,或以更容易理解的方式來說,就是解決了『人類很難讓電腦也理解』的問題。」

 

  — — Benedict Evans,安霍創投(a16z)

 

  AI 所造就的機器人技術領域,最大成果是從原先的「自動化」(工程師藉由程式設計編寫規則,讓機器人遵守)邁向了真正的「自主學習」。

 

  如果機器人只需要處理一件事情,那么,它到底有沒有人工智慧,差別其實看不出來;但是,如果機器人需要處理各式各樣的任務、或是回應人類與環境的變化,就需要一定程度的自主性才能勝任。

 

  我們不妨借用下列不同等級的自駕車定義,一併解釋機器人的演變:

 

  Level 0 — 無自動化:由人類操作機器,沒有機器人的參與。(機器人的普遍定義,是指有能力自行從事復雜動作的可程式化擬人機械)。

 

  Level 1 — 單一自動化運作:單一功能已自動化,但不使用環境資訊。這是自動化與制造業中傳統的機器人使用現況。透過程式編輯,機器人能夠以高精度與速度重復執行特定工作;但直至目前為止,多數實際運用的機器人都無法感知或應變環境的變化。

 

  Level 2 — 部分自動化:透過環境感知所輸入的特定功能,協助機器進行決策。例如某些機器人透過視覺感應器,識別并應付不同的對象:然而,傳統的電腦視覺,需要對每個對象進行預先登記和清楚的指示,且機器人還是缺乏處理變更、意外狀況、或是新對象的能力。

 

  Level 3 — 條件式自主:機器控制了所有的環境監控行為,但仍需要人為檢查關注與(即時)介入。

 

  Level 4 — 高度自主:在某些情況下、或是定義的區域內完全自主。

 

  Level 5 — 完全自主:在任何狀況下均可完全自主,不需人為介入。

 

  我們現在處于哪一種自主等級呢?

 

  現在,工廠里多數機器人都是透過開放式迴路、或是非回饋方式予以控制。這意味著它們的運作與感測器回饋各自獨立、彼此互不影響(level 1)。

 

  少數在工廠中的機器人,會根據感測器回饋而調整操作(level 2);此外還有協作型機器人(cobot),他們的操做更加簡單安全,因此能與人類共同作業。然而,相較于產業用機器人,這種機器人的精確度和速度卻相形失色。另外,雖然協作型機器人的程式化相對簡單,但它們仍然不具有自主學習性;每當工作內容或環境有所變動時,就需要由人類手動引導協作機器人進行調整,或是重新編寫程式,機器本身無法自主舉一反三,彈性應變。

 

  深度學習(Deep Learning)和強化學習(Reinforcement Learning)能幫助機器人自主處理各種物件,將人類的介入程度降到最低。

 

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