机器人专题报导(一):机器人发展与趋势

医院手术檯前有机器人协助医师划开创口,幼稚园有机器人带小朋友做健康操,几千万公里外的火星机器人为我们採集样本,未来运动场上可能有机器人队伍与人类比世界盃足赛……机器人已渐渐扎根进入人类生活。
 
简单回顾机器人发展轨迹:1956全世界第一家机器人製造公司优尼梅生(Unimation Inc)成立,推出首部工业机械手臂「Unimate」;1966史丹佛大研发首座可以感知周遭环境、避开障碍物的机器人Shakey」;1973日本一桥大研发第一个人形机器人;1991第一台手术专用机器人「Probot」问世,用于前列腺切除手术;1997年NASA将拓荒者号送上火星;2000大众看着ASIMO 踏出第一步;2003年iRobot公司推出家用扫地机器人「Roomba」,至今销售超过一千万台;2012年,耶鲁大打造了第一台能通过镜像测验的机器人Nick,踏出自我意识机器人的第一步。
 
半世纪多以来,机器人科幻故事走入真实生活;下个世纪,机器人还有哪些「潜能」?

 
变形金刚属外星人钢铁人是盔甲 机器人到底是什么?

「robot」一词要追溯到1920年捷克剧作家卡罗˙查别克(Karel Čapek)的舞台剧「罗森的全能机器人(Rossum’s Universal Robots )」,剧中主角以有机合成物製成「robota(捷克文苦工、劳役之意)」,起初这些仿人类外表的机器人乐意为人类服务,但后来起而反抗,导致人类灭亡。

机器人」一词易误导大众的初始想像,其实多数机器人并不为人型(也不必为人型),除了工厂中常见的机械臂,Google自走车、胶囊内视镜这些杰作其实都是机器人(后者相当于缩小的自主潜水艇)。
 
回到根本问题,机器人是什么呢?国际机器人协会(International Federation of Robotics, IFR)採用国际标準局(International Organization for Standardization, ISO)定义,机器人是可重複编程、自动控制的多功能多轴结构。而界一般认为机器人要兼具两项特质:可移动性(mobility)与自主性(autonomy)。
 
「自主性跟人工智慧不太一样,自主性涵盖智慧,是指机器能感应环境,侦测外界变化,并作出反应。」交通大电机工程系教授杨谷洋解释,聪明但不会动的机器(例如桌上型电)并不算机器人;同样的,可移动但缺乏自主性的机器(例如汽车),同样不属机器人
 
但「可移动性」与「自主性」无明确量表或界线,机器人并没有一个满足所有人的标準,界对于一些发明是否算机器人也有所争议,例如有人就认为常见的扫地机器人Roomba不够聪明,不属于机器人一族。工业机器人先驱、Unimation创办人之一恩格伯格(Joseph Engelberger)则乾脆地说:「我无法为机器人下定义,但我看到时,我知道是它。」
 
杨谷洋笑着说,好莱坞电影塑造了许多机器人意象,谈到机器人电影,许多人心中大概会浮现《钢铁人》与《变形金刚》,但就定义而言,钢铁人是披着盔甲的人类,变形金刚则是「外星生命」,具有机器人外型的外星人吵架吵到地来。
 
机器人成为生活的快乐伙伴?

喜剧卡通影集《飞出个未来》(Futurama)描述西元3000年时人类与机器人共存的世界,比尔盖兹(Bill Gates)也预测未来家家都有机器人,一如家家户户都有一部电。但机器人要进到家中需要什么条件搭配?目前机器人使用情况又是如何?
 
台湾智慧机器人及自动化国际中心研究主任罗仁权说,机器人大致可分为工业型机器人、服务型机器人与特殊用途机器人。以全数量而言,工业机器人约占70%,一般常见为六轴(小于三轴就不算机器人,只是工作机具);服务型机器人约占20%,可想成是进入家户、医院、购物商场的机器人等(例如Roomba),机器人竞赛的机器人也属于此类;特殊用途机器人用于勘灾救灾或军事用途如探查管线与地雷、潜入深海,约占5%至10%。

「服务型机器人的比例会继续增加。」罗仁权说,政策与社会结构也会影响机器人发展,如日本限制军事研究,服务型机器人发展便特别蓬勃;少子化与高龄化之下,才规划以机器人递补生产线人力,「原本一项工作需要三个人,但第三个人已经不好找了,这些工作也需要训练,『2+1』那个1难找又技术不稳,就用机器人。」
 
目前绝多数机器人为工业用,少数进入医疗领域,工厂与医院皆为环境高度受控的场域,井然有序,适合机器人运作。家用机器人尚不普及的一大原因便是安全考量,「你放心让机器人去厨房拿菜刀切菜吗?机器人也不是故意的,但它就弄掉了什么家具,或勾到电线走火。」杨谷洋解释,机器人要大举进驻人类生活,也需要建构适当的环境去配合机器人,一如先前我们为了迎接汽车而大幅改变了生活环境与习惯,接下来就看我们认为是否值得为了机器人而改变。
 
比起机器人进厨房,眼下似乎有更多人对机器人进入职场感到不安,特别是媒体常常以「最可能被机器人抢饭碗」的框架包装机器人报导。罗仁权说,某些职位可能因此被取代,「但也创造了一些新的工作,像工程师、机器人租赁与维修服务。」至于社会结构、财富分配、第一线劳工再训练等问题已超出科学範畴,偏向社会学範围。他提醒科技与社会的关係值得思考,若有朝一日人工智慧比人类突出太多,雇主偏好使用机器人而不聘雇人类,可能加剧贫富差距。

下个世纪的机器人

机器学习(Machine Learning)让机器人得更快,电能由资讯中累积的经验自我进步,机器人有能力分析、找出规则、预测下一步。
 
欧盟有个自2010年起始为期四年的国际计画「RoboEarth」,身兼欧盟计划审查委员的罗仁权也审过这计划,他说这计划最重要在于整合,结合了端运算、大数据、消息传递系统。RoboEarth建构平台让机器人共享资讯并互相学习,当一组机器人合作执行任务时,能从共享的端资料库上传与下载数据(例如地图、任务内容与动作指令、物体辨认模型)与工作进度。例如,A机器人描绘出医院地图后上传,其他机器人便可直接下载该地图,毋须重複编程执行此动作,其他工作以此类推,机器人可迅速分工合作,研究人员形容此计划为「机器人维基百科」。
 
机器人聪明,但身体还跟不上袋,此限制称为摩拉维克弔诡(Moravec Paradox),因为机构和感测器配合地还不够灵巧,机器人「聪明」却四肢不发达,机器人可在智力竞赛打败人类,但对于怎么拿取一个马克杯毫无头绪,行走运动很笨拙,更无法「辨识」物品,「这现象现在仍存在,得等以后感测器跟材料跟上来。或许仿生机器人发展有可能打破这点。」罗仁权说。罗仁权说,少子化与高龄化之下,「人机协同」是机器人发展的必然趋势;另一方面则是与其他科技汇流,「端」连结使用者的端点有PC、平板电智慧型手机Google TV,「我认为机器人就是接下来第五个端点,而且其它端点的功能都可以放到机器人身上!」一如比尔盖兹的生动描述:「个人电脑即将起身走下书桌,让我们能够看到、听到、摸到、并且操控另一个地方的物件。」(本文由科技部补助「新媒体科普传播实作计画-智慧生活与前沿科技科普知识教育推广」执行团队撰稿)
 
责任编辑:郑国威
审校:刘珈均

日期:2016/1/26

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