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穿越时空话机器人

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说起机器人,我们头脑里马上会联想到那些会唱歌、跳舞、做各种工作而且有头有手的机械装置,其实那只是对机器人的狭意理解。

机器人的完整意义应该是一种可以代替人进行某种工作的自动化设备。它可以是各种样子,并不一定长得像人,也不见得以人类的动作活动。

事实上,机器人的祖先可以追溯到两千多年前。古人用滴漏计时的方法就是一种自动化设备,例如水钟。人们将两个水壶一上一下放置,上面的水壶将水滴到下面的水壶里。在下面的水壶中安放一个浮标,浮标上有表示时间的刻度,并随着水位的升高而升起,人们就会在壶外看到表示时间的刻度。水量的稳定与否制约着时间的准确,于是,人们就增加了几个水壶,使它们形成一个系统。

一个自动化机器的内部都有一套相互关联的设备。多数人认为,在公元前250年,希腊科学家制造出了这样的钟,它利用虹吸原理使水自动循环。到了中世纪,欧洲人发明了由摆控制的钟,18世纪又发明了用发条控制的钟,机器自动化水平越来越高。而我国则从周朝到明朝一直沿用滴漏计时设备。

类似那样的自动化设备有很多,抽水马桶也不例外,这个不起眼的抽水马桶发明于古罗马,至今还没有更好的替代设备呢。

在人类大规模发展工业时,自动化设备有了大进步,开始出现初级机器人装置。当蒸汽机大量使用后,人们想到要控制蒸汽机的运转速度。一台蒸汽机工作时,负荷会使速度变慢,需要加大进入气缸内的蒸汽量;空转时则需要减少。于是便产生了调速器,它使蒸汽机的自动化运转程度大大提高。

19世纪末和20世纪初,因自动化设备的出现,工人们不必一手安放零件一手调整机器了。大约也就是在这种情况下,人们开始产生出更多梦想,希望用机器代替人类劳动。

1920年,捷克作家K·恰彼克写了一个剧本《罗素姆万能机器人》,描写了一个依赖机器人的社会。剧中有一个长得像人、动作也像人的机器人名叫罗伯特(robot,捷克语的意思是强迫劳动)。从此,“robot”以及相对应的中文“机器人”一词开始在全世界流行。

上世纪60年代前后,随着微电子学和计算机技术的迅速发展,自动化技术发生了飞跃性的变化,开始出现了如今普遍意义上的机器人。

1959年,美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人,取名“尤尼梅逊”,意为“万能自动”。它的外形像一个坦克炮塔,炮塔上伸出一条大机械臂,大机械臂上又接着一条小机械臂,小机械臂安装着一个操作器。这三部分都可以转动、伸缩,很像人的手臂。

它的发明者专门研究运动机构与控制信号的关系,可以编制程序让机器记住并模仿、重复进行某种动作。英格伯格和德沃尔认为汽车制造过程比较固定,适合用这样的机器人。于是,这台世界上第一个真正意义上的机器人,就被应用在了汽车制造生产中。

经过近百年的发展,机器人已在很多领域应用开来,种类也不胜枚举,各类高精尖的技术领域更是少不了它们的身影。在这期间,机器人的成长经历了三个阶段。

第一个阶段,机器人只能根据事先编好的程序工作,这时它好像只有干活儿的手,不懂得如何处理外界的信息。如果让这样的机器人去抓能伤害它的东西,它也一定会去做。

第二个阶段,机器人具备了触觉、视觉、听觉、力觉等功能,这使得它可以根据外界的不同信息做出相应的反应。如果再让它去抓某些东西,它可能就不干啦。

第三个阶段,机器真正“长大成人”,这时它不仅具有多种技能,能感知外面的世界,还能不断自我学习,用自己的思维来决策该做什么、怎样做。

第一阶段的机器人是小孩子,人们称它为“示教再现型”;第二阶段的机器人是青年,人们称它为“感觉型”;第三阶段的机器人则是成年人,称为“智能型”。

1968年,美国斯坦福研究所研制出世界上第一台智能型机器人,它能在一次性接受由计算机输出的无线遥控指令后,自行找到目标物体并实施对该物体的某些动作。

上个世纪70年代,第二代机器人开始迅速发展并进入实用和普及阶段,而第三代机器在今天也已经得到了突飞猛进的变化。它能够独立判断和行动,具有记忆、推理和决策的能力,在自身发生故障时还可以自我诊断并修复。尽管如此,机器人的发展仍不会停止,人们希望它有更高的拟人化水平。

为了规范机器人,人们采用了美国著名科普作家艾萨克·阿西莫夫为机器人制定的三条原则,即机器人不得伤害人,或任由人类受到伤害而无所作为;机器人应服从人的一切命令,但命令与第一定律相抵触时例外;机器人必须保护自身的安全,但不得与第一、第二定律相抵触。

看来,人们对机器人将来是否会发展到与人抗衡这一点,并非自信十足——会不会出现敢于破坏这三条原则的机器人呢?

1997年,日本本田公司研制出世界上第一台可以像人一样走路的步行机器人。这是机器人发展史上的一个里程碑。1952年,美国福特汽车公司建造了世界上第一条全自动汽车生产线,42部自动机器可进行500种不同的加工工序,同时对产品进行检验。到了20世纪80年代,日本建立了首座无人工厂。工厂有1010台带有视觉的机器人,它们与数控机床等配合,按照程序完成生产任务。1992年,日本研制出一台光敏微型机器人,体积不到3立方厘米,重1.5克。1997年,日本的本田公司制造出高1.6米的机器人,它有三维视觉,头部能自如转动,双脚能躲开障碍物,能改变方向,在被推撞后可以自我平衡。

2004年1月,美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星车先后成功登陆。火星车在火星表面行走、拍摄、钻探、化验,非常精彩地完成了自己的使命。目前,科学家们正在研制更精密的小型机器人。随着纳米技术的成熟,分子级的机器人已经快要出世啦。到那时比尘埃还要小的机器人可以漂在空气中,游进人体里提供服务。

机器人的制造水平标志着一个国家的综合科技实力,它一直是发达国家的重点研究项目。代表着高精尖科技的新型机器人体现了一个国家的尖端成果,而大量的工业机器人则使传统工业生产发生质的飞跃,其生产速度、生产质量、生产成本都是传统生产形式望尘莫及的。(据中国科普网)