浅谈人工智能与人形缝纫机器人

By Tom Wong(黄东运)


前不久, 在微信群里面看到有人说自己有一个由若干研究生组成的人工智能团队, 只要投资人出钱, 就可以实现任何老板想要的东西包括梦想。我不禁哑言。

什么是人工智能? 原子弹爆炸是人工智能吗?卫星在天上飞是人工智能吗? 我认为都不是, 原子弹爆炸是人类利用放射性元素的某个或某些物理特性而已。卫星上天也不过是人类利用无线电遥控技术控制一个物体沿地球作旋转运动。美国一个女性科学家,使用大量的图片对卷积神经网络(CNN)进行训练, 实现了对某些图像场景的认知,从而获得某大型搜索引擎公司的千万美元投资, 年薪上百万美金, 也只不过是利用了人工智能技术里面的一个分支作了点二维数字信号分类而已。专业点来讲, 也就是模式识别。

非常有幸加入一个类人机器人项目的研发。在研发过程中发现, 有科技工作者直接将神经网络直接当成大脑使用, 认为机器学习就是人工智能, 以为会使用 Python编程实现某个深度学习算法就等于掌握了人工智能技术。对此,我也是很感可笑,很无奈。十年前, 当人工智能专业的教授传授 SVN, 神经网络, 机器学习, 分布式智能控制的时候, Python里面的大部分机器学习之类算法都有了, 只不过那时很多网络模型和算法大部分使用c或c++语言实现而已, Python那个时候还主要用在软件测试领域。现在Python 提供了人工智能某些技术的应用接口,而这些接口被向来喜欢拿来主义的中国人学习掌握之后,Python俨然成了世界第一编程语言,一夜之间人工智能技术大规模应用的春天仿佛来临。

人工智能技术特别是人形机器人还有很长的路要走。回过头来回答什么是人工智能,下面的等式是不成立的:

    神经网络 = 人工智能 (1)

    深度学习或机器学习 = 人工智能 (2) 

理论界似乎对人工智能也没有很严格统一的定义,很多科学家认为一个计算机系统有感知和推导就是人工智能。我本人坚持下面有关人工智能定义的等式:

    感知 + 知识 + 推导 = 人工智能 (3) 

感知即通过各种传感器感知外界的有关图像,语音,温度等信号,知识即人类目前为止有关科学的,文化的,生产的各种知识,推导即使用各种感知的信号加上已经掌握的知识做出某种反应,如预测,识别,判断或决策等等。特别需要强调的是,使用知识是区分人工智能和非人工智能关键的要素,就像使用工具是区分人和动物一样。下面是一些常见的三角形

                                                                  

如果使用神经网络如 CNN 来识别或感知的话,在训练的时候,可能就是对图像进行降维,生成特征向量,形成一个超平面,让它与其它几何形状图像区分开来。由于同一个三角形可能会产生旋转、缩放或变形,这样就可能需要大量的图像样本进行学习,才能在识别阶段,准确无误地判断图像中哪些是三角形,哪些不是。如果让具有一定几何知识的人来告诉一个图像中哪些是三角形并解释理由,他/她会告诉你,三角形都有3条直边,都有3个角。

相比之下,人使用几何知识来判断和识别一个图像中的三角形,而神经网络可能是使用统计分析或数值计算的方式来识别三角形。神经网络及其训练或学习的数据充其量只是人工智能系统中的一类知识和附带一点推导功能而已。

任何技术包括人工智能技术都是向前发展的,特别人工智能技术本身建立在计算机(在中文语义里面,计算机诞生之初就是电脑)技术的基础上。人工智能应用或发展到人形机器人是历史发展的趋势。既使很多高科技公司的技术大师或科学家担心人工智能在未来可能会失控而呼吁人类慎重发展,但高智能的人形机器人还是会在未来的某一天来到我们的生活和工作当中。

能模拟人类现有操作方式完成自动缝纫的人形机器人(具有双臂,眼睛和头脑),从技术上来讲是有可能实现的,虽然初期可能不是那么完美。要完全实现人类的缝纫动作,还需要取决于两个关键技术的突破,机器视觉和执行机构。更具体来说,是类人的眼睛和类人的手。

                            

使用相机进行图像感知属于人工智能的信息感知系统的一个重要组成部分,学术上叫机器视觉或计算机视觉,现有的技术不论从硬件还是从软件上来看,还离人类的眼睛有不少距离。类人的手,是学术上常引用的执行机构。执行机构不是人工智能的一部份,因为一只断掉的手和一条咸鱼或铁疙瘩没有什么区别。但迄今为止,世界上还没有一种类似执行机构,能模仿人类手指能做出各种灵巧动作。

所以,目前想要将类人机器人(Humanoid Robot)投入到工业自动化生产或智能化生产,完成各种柔性生产操作,只能使用变通的方式来完成,如使用特制的小治具协助并不太灵巧的机器手,使用多个相机模拟实现人的眼睛功能等等。当然,这个机器人不是自动化设备,是有一定智力的。因为它有知识,会感知,能推导,虽然还不会叫妈妈。



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