石家澍

摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的全面進(jìn)步，以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的時(shí)期。具備感覺要素、反應(yīng)要素和思考要素的機(jī)器人稱為智能機(jī)器人，與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，其更加類似于人類，擁有自我學(xué)習(xí)和獨(dú)立工作能力，在某些領(lǐng)域能完成人類無法完成的任務(wù)，在醫(yī)療、家居、消防乃至銀行服務(wù)等領(lǐng)域，其功能逐漸豐富，具有至關(guān)重要的作用。文章從智能機(jī)器人的概念講起，歸納了其主要應(yīng)用領(lǐng)域及存在的缺陷，最后對(duì)智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。

關(guān)鍵詞 人工智能；機(jī)器人；語音識(shí)別

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）224-0101-02

1 智能機(jī)器人的相關(guān)概念

廣義上，機(jī)器人是一種有計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，模仿人的各種運(yùn)動(dòng)能力，用來取代人完成復(fù)雜和重復(fù)性工作。控制裝置、傳感裝置、驅(qū)動(dòng)裝置及電源裝置是機(jī)器人的基本構(gòu)成要素（如表1所示）。從能力上來看，普通機(jī)器人只是增加自動(dòng)控制功能的普通機(jī)電設(shè)備，其只能按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序完成既定的任務(wù)，智能化程度不高。而智能機(jī)器人則在普通機(jī)器人的基礎(chǔ)上增加了傳感檢測(cè)、模式識(shí)別、深度學(xué)習(xí)和自主決策功能，使其能夠產(chǎn)生類似人類的智能大腦，在各種復(fù)雜環(huán)境中可以通過智能行為完成各種任務(wù)。

簡(jiǎn)單來說，智能機(jī)器人就是“傳統(tǒng)機(jī)器人+人工智能”，人工智能是指利用計(jì)算機(jī)等機(jī)器模擬人類智能能力的技術(shù)，涉及到數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多個(gè)學(xué)科，其研究領(lǐng)域在機(jī)器人界包括智能機(jī)器人、語音識(shí)別和人臉識(shí)別等，人工智能賦予了機(jī)器人無限的想象力[ 1 ]。

2 智能機(jī)器人的應(yīng)用

2.1 醫(yī)療機(jī)器人

現(xiàn)階段，隨著醫(yī)療領(lǐng)域?qū)C(jī)器人的逐漸認(rèn)可和各診療階段應(yīng)用的普及，醫(yī)療機(jī)器人在未來可能成為機(jī)器人領(lǐng)域的剛性需求產(chǎn)品。醫(yī)療機(jī)器人一般以機(jī)械臂為主，通過智能控制和實(shí)時(shí)跟蹤功能使其可以完成各種臨床手術(shù)操作[ 2 ]。其中，遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人因?yàn)榭梢越鉀Q醫(yī)療資源分布不均衡，緩解偏遠(yuǎn)地區(qū)居民看病難問題而備受期待。

同時(shí)，具備擴(kuò)展性功能的機(jī)器人還可以與醫(yī)護(hù)人員和病人通話，檢查心跳及脈搏，甚至進(jìn)行X射線透視，病人也可以通過機(jī)器人向醫(yī)生咨詢病情，增加醫(yī)患之間的溝通交流。另外，機(jī)器人也可集成多種疾病的治療方案，通過實(shí)時(shí)的診斷，智能調(diào)取特定疾病的解決方案，并自動(dòng)化地生成治療流程，高精度地執(zhí)行各種手術(shù)操作。

2.2 家居機(jī)器人

智能家居機(jī)器人是為人類提供服務(wù)的特種機(jī)器人，主要從事家庭服務(wù)、維護(hù)、運(yùn)輸工作，包括智能音箱、掃地機(jī)器人、智能插座等設(shè)備。智能家居領(lǐng)域運(yùn)用語音識(shí)別、圖像識(shí)別、智能控制、路徑規(guī)劃等諸多人工智能技術(shù)。以智能家居機(jī)器人為例，其最關(guān)鍵的技術(shù)是語音識(shí)別（如圖1所示）。利用聲波轉(zhuǎn)換和詞義轉(zhuǎn)換技術(shù)可以將人類說的話轉(zhuǎn)化為特定的文字。在確定語音特征處理等規(guī)則之后，接下來的任務(wù)就是教會(huì)機(jī)器聽懂“人話”，這個(gè)教學(xué)過程就是語音識(shí)別系統(tǒng)的模型訓(xùn)練階段了，模型訓(xùn)練一般又分為聲學(xué)模型訓(xùn)練和語言模型訓(xùn)練。在完成后臺(tái)的模型訓(xùn)練和輸入語音的前端處理以后，將相關(guān)信息送入語音識(shí)別系統(tǒng)的解碼引擎進(jìn)行處理。解碼引擎在一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)里邊進(jìn)行搜索，網(wǎng)絡(luò)由數(shù)億節(jié)點(diǎn)及弧組成，并且里邊已經(jīng)糅合了之前所描述的聲學(xué)模型以及語言模型信息，搜索出來的最優(yōu)路徑上所攜帶的信息就是對(duì)應(yīng)的語音識(shí)別結(jié)果，此過程也稱為基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自然語言處理（NLP）過程，AI可以根據(jù)與人類交流的反饋結(jié)果調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，從而不斷完善自身，變得更加“聰明”。

2.3 消防機(jī)器人

消防機(jī)器人作為特種機(jī)器人的一種，對(duì)減少國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡有著重要作用。目前，消防部隊(duì)和部分石化企業(yè)中投入使用的消防機(jī)器人有100多臺(tái)，其中主要是滅火機(jī)器人和排煙機(jī)器人。2003年，“9·15”湖北利川天然氣井噴事故中，消防滅火機(jī)器人首次投入實(shí)戰(zhàn)，并初戰(zhàn)告捷，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[ 3 ]。消防機(jī)器人主要用于撲救地鐵隧道、地下建筑、石油化工等大面積火災(zāi)及水域救援。

未來，具有智能分析判斷功能的消防機(jī)器人將代替滅火救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，救助遇險(xiǎn)人員，噴火冷卻作業(yè)以及其他處置措施。

2.4 銀行機(jī)器人

銀行機(jī)器人不僅可以擔(dān)任迎送賓客、引導(dǎo)分流、信息查詢、打印取號(hào)等簡(jiǎn)單職能，還可以展開信用卡推介、理財(cái)產(chǎn)品推介等主動(dòng)營(yíng)銷工作。在中國(guó)首家“無人銀行”中，銀行機(jī)器人擔(dān)負(fù)起了網(wǎng)點(diǎn)大堂經(jīng)理的角色，通過人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行客戶身份識(shí)別，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備的智慧聯(lián)動(dòng)，引導(dǎo)客戶進(jìn)入不同服務(wù)區(qū)域完成所需交易。

人臉識(shí)別的主要流程課分為人臉檢測(cè)、圖像預(yù)處理、特征提取和匹配識(shí)別等四個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)互相銜接，必不可少（如圖2所示）。人臉檢測(cè)主要是在整幅畫面中分割出可以參與識(shí)別的人臉，此過程通過要用到模式識(shí)別的方案，通過人臉圖像的分割、二值化、銳化等過程提取中特定的人臉。特征提取是人臉識(shí)別各環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的一步，人臉的瞳距，眉毛大小，嘴唇大小，鼻子長(zhǎng)度和寬度都是若干特征，除非是雙胞胎，世界上任何兩個(gè)人的以上特征都存在一定的差異，計(jì)算機(jī)通過一定的算法提取這些差異，將其轉(zhuǎn)化為特定的數(shù)字量?jī)?chǔ)存起來；最后便是匹配識(shí)別了，人臉識(shí)別的后臺(tái)有專用的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過將前一環(huán)節(jié)中得到的若干特征參數(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，得出最終的匹配結(jié)果，從而完成了整個(gè)人臉識(shí)別，如果在數(shù)據(jù)庫(kù)中均沒有該類特征出現(xiàn)，則認(rèn)定無法識(shí)別或不明身份對(duì)象。

3 智能機(jī)器人的缺陷和未來

據(jù)世界機(jī)器人大會(huì)各國(guó)達(dá)成的共識(shí)，機(jī)器人的研發(fā)和制造不得超過若干規(guī)則，其中最重要的規(guī)則便是不能對(duì)人類本身產(chǎn)生任何安全性的威脅。因此在設(shè)計(jì)智能機(jī)器人時(shí)必須確保使用人員擁有充分控制權(quán)，將使用人員的人身安全放在首位，開發(fā)的各類功能要嚴(yán)格遵守法律條文，智能機(jī)器人不能保留或披露機(jī)密信息。目前還不能完美地讓機(jī)器人的行為符合人類倫理道德。

在賦予智能機(jī)器人某些權(quán)利的同時(shí)，我們更應(yīng)該對(duì)智能機(jī)器的權(quán)利進(jìn)行限制，在算法的設(shè)計(jì)上，設(shè)立道德準(zhǔn)繩，使其行為更加適合人類社會(huì)的倫理道德體系。另外，目前的智能機(jī)器人還需要在智能度上進(jìn)一步提升，此領(lǐng)域必須基于AI的發(fā)展，通過AI的深度應(yīng)用，使得機(jī)器人能夠具有超過人類思維能力的智能大腦。

伴隨AlphaGo、無人駕駛、機(jī)器翻譯以及智能機(jī)器人在工業(yè)、制造業(yè)以及服務(wù)業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，各種智能機(jī)器人的實(shí)踐落地都大大開拓了人類的視野，更深刻促進(jìn)了各行業(yè)的發(fā)展。對(duì)于智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，概括性地分析如下。

一是視覺系統(tǒng)更強(qiáng)大。視覺系統(tǒng)應(yīng)該增加景深和對(duì)比度，縮短圖像處理時(shí)間，強(qiáng)化機(jī)器人的觀測(cè)能力，使其能夠“眼觀六路”。

二是聽覺系統(tǒng)更靈敏。從簡(jiǎn)單的聲波存在檢測(cè)到復(fù)雜的聲波頻率分析，直到對(duì)連續(xù)自然語言的辨別，聽覺是智能機(jī)器人重要的信息獲取途徑。未來聽覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)聲源精準(zhǔn)定位、中文方言的識(shí)別、音量高低區(qū)分等功能，真正做到“耳聽八方”。

三是多傳感信息耦合技術(shù)再升級(jí)。智能機(jī)器人不僅應(yīng)該具有單一傳感器的解析能力，還需要將各種傳感器信息綜合起來，通過智能的算法減小各種傳感器之間的偶然誤差，從而提高智能機(jī)器人的環(huán)境測(cè)量精度，使其智能決策的錯(cuò)誤率不斷降低[ 4 ]。

參考文獻(xiàn)

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[4]金耀青，姜永權(quán)，譚炳元.智能機(jī)器人現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].電腦與電信，2017（5）：27-28，34.