人類在地球這顆蔚藍色星球上已經生存了幾百萬年。在創造出輝煌、燦爛的文明的同時,人們總是會感嘆,人類是否太過孤獨?我們一直不曾割舍對地外文明的想象,科學家們也盡其所能地苦苦搜尋,但至今仍未找到與我們類似的智慧生物。
苦尋無果,于是人類選擇自己動手創造——機器人,就是人類創造的智能體。
機器人的發展并不是從現代社會才開始的,創造一種可以從事勞作或服務生活的自動機械,是世界各個文明從古至今的共同夙愿。古巴比倫的計時漏壺、古希臘的自動機、中國的指南車都是古代自動機械裝置的精妙之作。
及至現代,三次工業革命讓機器生產從無到有,從蒸汽驅動到電力驅動,從人工控制到自動控制,使人類社會發生了翻天覆地的變化。
今天,就讓我們回顧歷史,看看那些具有象征性的“機器人”吧。
神奇的指南車
指南車是一種由齒輪系統構成的自動指向裝置。不管指南車向何方行駛,車上所立木人的手指永遠指向南方。關于指南車,相對比較可信的記載有如下兩個:
三國時期,魏國人馬鈞在沒有資料和模具的情況下,刻苦鉆研,反復實踐,利用差動齒輪原理制成了指南車;
南北朝時期,南齊太祖蕭道成命令大名鼎鼎的祖沖之仿制一臺繳獲的指南車。祖沖之潛心鉆研,在充分吸收前人工藝的基礎上,對指南車的構造進行了改良,將其內部機件全部改成銅制。蕭道成派人去檢驗這臺指南車,發現它運轉靈活、指向準確,比之前的那輛更加堅固、耐用。
指南車,圖片來自中國科學院
后來,指南車被更為精巧的指南針所取代,逐漸退出了歷史舞臺。盡管如此,指南車仍然是古代中國乃至世界文明歷史上最重要的發明之一。
會動的人形玩偶
說起中國古代最鼎盛的時期,人們不禁會想到唐朝,這是我國古代科技文化發展的繁榮期,出現了很多結構復雜、移動靈活、外觀精致的人形自動玩偶。
唐朝人張鷟(zhuó)在筆記體小說《朝野僉載》中記載了兩個關于人形機器人的故事:
洛州縣令殷文亮用木頭制作了一個女侍從,用來招待客人,讓人很受用;一位名叫楊務廉的工匠只做了一個能向人乞討的木頭僧人,當僧人手中的碗里盛滿銅錢時,它就會說聲“布施”,引得眾人紛紛圍觀并不斷地往碗里扔錢。
不僅中國古代,國外科技發展史中也有許多人形自動玩偶的記載。
在歐洲文藝復興時期,意大利注明科學家和藝術家達·芬奇就設計了一款機器人。它以木頭、金屬和皮革為外殼,以齒輪為驅動裝置,可以坐下和站立,頭部和胳膊也可以進行相應的轉動。后來,一群意大利科學家用了 15 年的時間,根據達·芬奇留下來的草圖制作了一款“機器武士”。
機器武士,圖片來自:Wikipedia澎湃的機器時代
開始于 18 世紀 60 年代的第一次工業革命,使歐洲各國完成了從工場手工業向機器大工業的過渡,推動了生產力的巨大發展。例如,機器的普及讓紡織業逐漸擺脫了人力密集型的生產模式,自動紡織機正是這一時期的產物。1801 年,法國絲綢織工兼發明家約瑟夫·雅卡爾發明了一種可以通過穿孔卡片控制的自動織機,極大地提高了生產效率。并且在短短 10 年內,歐洲就有數千臺這種自動織機投入使用。
法國絲綢織工兼發明家約瑟夫·雅卡爾發明了一種可以通過穿孔卡片控制的自動織機,圖片來自:arthurchandler.com
機器也給科學計算帶來了極大的便利。1822 年,英國發明家查爾斯·巴貝奇設計出了人類歷史上最早的可編程機械裝置——差分機。根據他的設計,差分機可按照預先設定的程序,計算出多項式的分布表。
倫敦科學博物館于 1991 年制作出的查爾斯·巴貝奇設計的差分機。圖片來自:Wikipedia在工業革命開始后的 200 年時間里,人們就一直不斷地改善機器的設計理念和制造工藝。尤其是自20 世紀中期以來,大規模生產的迫切需求推動了自動化技術的發展,進而衍生出 3代機器人產品:
第一代機器人是遙控操作的機器,工作方式為人通過遙控設備對機器進行指揮,而機器本身并不能獨自運動;
第二代機器人通過程序控制,可以自動重復完成某種操作;
第三代機器人被稱作智能機器人,是一種利用各種傳感器和測量器等來獲取環境信息,然后基于智能技術進行識別、理解和推理,并做出規劃決策,同時能夠通過自主實行實現預定目標的高級機器人。
工業生產的內在需求,以及傳統生產方式亟待轉變的趨勢,成為了推動機器人發展的核心力量。
中國機器人領域不斷發展
20 世紀 60 年代,美國和日本走在了機器人領域的前沿。在這些發達國家獲得巨大成功后,我國逐漸意識到機器人在社會生產生活中所發揮的重要作用。從20 世紀 70 年代后期,到 1985 年,國內先后有大大小小 200 多家單位自發研究機器人。這個時期雖然沒有出現成熟的機器人產品,但為我國機器人技術的后續發展奠定了一個較好的基礎。
近年來,我國機器人技術在自動化生產線、工程機械、醫療、工業等方向有著快速增長。2016年至 2020 年,我國工業機器人產量從 7.2 萬套快速增長到21.2 萬套,年均增長 31%。隨著醫療、養老、教育等行業智能化需求的持續釋放,我國的服務機器人、特種機器人市場也面臨井噴行情。2020 年,全國規模以上服務機器人、特種機器人制造企業的營業收入為 529 億元,同比增長41%。可以說,我國機器人行業和市場正迎來一個蓬勃發展的春天。
世界機器人大會
8 月 18 日至 8 月 21 日,新一屆世界機器人大會將在北京亦創國際會展中心(北京市大興區榮昌東街6號)舉辦。
大會期間,來自全球科研機構、高等院校和機器人企業的多位專家學者齊聚北京,共同探索產業合作途徑、展望行業未來愿景,不斷推動全球機器人產業高質量發展。
大會采取論壇、大賽與博覽會相結合的模式,通過主題報告、展覽展示、專業競賽等多種方式,匯聚全球智慧、集聚創新資源,為全球機器人產業發展貢獻了方案與智慧,有力推動了機器人產業的高速發展。