機器人技術：外行指南

機器人：對我們大多數人來說，首先想到的是什麼？一個由金屬部件製成的人形，到處都有幾個 LED，移動時發出奇怪的聲音。我們中的一些人可能會受到電影、動漫、書籍和漫畫的影響，可能會認為機器人有一天會反抗控制地球並征服人類文明。你們中有多少人認為，有一個來自未來的壞 T1000 躲在我們中間，否則 NS-5 桑尼會傷害你並控制所有其他機器人。

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好吧，這樣的事情不會發生，因為有很多關於機器人的誤解，並且通過科幻電影和書籍傳播。現實世界中的機器人並不像電影中顯示的那麼先進，並且受機器人學三條以上的定律支配。正如有史以來最偉大的科幻作家之一艾薩克·阿西莫夫 (Isaac Asimov) 所說，機器人學的三大定律是：

第一定律：機器人不得傷害人類，或因不作為而使人類受到傷害。

第二定律：機器人必須服從人類發出的命令，除非這些命令與第一定律相衝突。

第三定律：機器人必須保護自己的存在，只要這種保護不與第一定律或第二定律相衝突。

現在，如果您感覺更安全，讓我們穿越機器人的世界，從新手的角度了解其概念和功能。在我跳到機器人部分之前，我想簡要介紹一下與機器人一起使用的技術。此後，我將轉向當前狀態和未來，以及優缺點，最後轉向您可以閱讀和觀看的有關機器人的最佳書籍和電影。

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什麼是機器人？

機器人是任何可以由計算機編程以在沒有人類幫助的情況下運行一系列複雜動作的機器。對於機器人而言，大小、形狀、顏色等特徵無關緊要；相反，任何可以執行預定任務的機器都被歸類為機器人。這些機器可能是也可能不是人形。

機器人這個詞來自捷克語，robota，意思是強迫勞動。而且，這是真的，因為發明機器人的唯一目的是幫助人類執行超出人類範圍的任務，例如在高溫下處理有害物質或執行重複的任務，這些任務需要像機器人一樣花費時間和精力已知是沒有錯誤的。

人形機器人是機器人的一個子集，在科幻電影和書籍中更常見，但並不常見。機器人的現實世界由可以在壓力情況下重複執行任務的機器組成，沒有情緒，同時達到 100% 的準確性。現實世界中機器人的一些例子是自動洗車機、自動售貨機、遙控車和最常用的自動取款機。因此，下次您從 ATM 提取現金時，請記住它是一個機器人，而不是銀行出納員，可以讓事情變得更容易，並且 24/7 全天候工作。機器人領域一些最著名和最成功的作品是：

• 本田的ASIMO。Advanced Step in Innovative Mobility 是一種機器，旨在充當家庭助手，幫助家裡的老人。
• 美國宇航局的火星探測器。由於火星的環境，人類無法探索火星，但沒有什麼能阻止 NASA 的機器人探索和發送這顆紅色星球的圖片。
• 梅菲爾德的庫裡。機器人伴侶，可為任何家庭的生活增添火花。它類似於著名的迪士尼機器人角色 Wall-E，可以回答問題並識別人。
• 索尼的愛寶。索尼決定更進一步，創造了一隻狗形狀的機器人寵物，它玩起來很有趣，而且沒有真正的狗的局限性。
• 索菲亞。Hanson 的 Sophia 是基於人工智能和機器學習的最智能機器人之一。

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其他術語經常與機器人一起使用或代替機器人使用，但具有完全不同的含義。其中一些術語是：

半機械人。您可能主要在科幻電影和書籍中聽說過這個詞。這意味著控制論生物或生物體同時具有有機（真實）和生物機電（人造）身體部位。簡單來說，如果一個人或動物有某種假肢或身體部位，那麼他/她就可以稱為Cyborg。例如，有人工心臟瓣膜的人或隨身攜帶氧氣罐的人。他們是靠機器生存的人，需要幫助和照顧，而不是像科幻電影中描繪的那樣注定要消滅人類的人形機器人。

安卓。在 Android 是谷歌在智能手機中的操作系統之前，它被用來表示那些類似於人類並由類似肉的材料製成的機器人。很長一段時間以來，Android 都只出現在科幻電影和書籍中，但隨著科學的最新發展，這些人形機器人現在已成為現實。

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什麼是機器人？

機器人技術是一個技術分支，包括概念、設計、構建、操作和將機器人技術應用於日常生活。它還包括開發能夠控制、通過傳感器提供反饋和處理這些機器中的信息的軟件。機器人技術是我們今天所擁有的工程課程的一部分，如計算機科學、電子學、機電一體化、納米技術，最後是生物工程。

Robotics 的主要目標是創造可以協助完成難以執行或危險的任務的機器。這些機器還可以幫助自動化重複的任務，以節省時間和精力，並在許多情況下複製人工操作。放射性物質檢查、炸彈停用、太空旅行、深入水下探索等危險情況是一些涉及生命風險的任務，機器人可以毫不費力地完成。由於機器人需求的指數級增長，機器人技術的研究越來越受歡迎，並被認為是一種顛覆性技術，原因如下：

製造過程。機器人用於加速任務並減少製造過程中的錯誤，其中任務被分為許多部分，如汽車製造和食品加工和包裝。

探索。軍隊已經多次使用機器人探索未知地形，如果發生因果關係，這可以挽救人的生命。

食品工業。許多農民已經部署了由機器人控制的巨大機器來執行種植、收割、分揀和包裝等農業任務。

外骨骼。有些機器人被設計成套裝和可穿戴機器，用於在某些特定任務中提供保護和增加力量。

倉儲。機器人在倉儲行業中必不可少，可以在需要時存儲貨物和運輸貨物。

監視。飛行機器人或無人機用於搜索和救援行動，以幫助確定倖存者的數量和位置。

可訪問性。事實證明，機器人對殘障人士很有用。

更換。任何具有單一風險程度的任務都可以由機器人而不是人類來執行，包括在電影中做特技表演。

什麼是人工智能？

人工智能是機器人學概念的支柱。沒有人工智能，你就不會擁有機器人，而只有一台可以打開以執行特定任務然後關閉的機器。正是人工智能的概念將傳統機器變成了智能機器，可以執行通常無法通過人工干預完成的任務。人工智能有四種傳統方法：

• 人性化思考
• 理性思考
• 人性化
• 理性行事

任何非人類或動物的智能邊緣都被視為人工智能，該術語用於描述模仿人類智能的機器做出的決定。這個決定不是通過一組編程或編碼語言輸入機器的，而是機器的自我開發。你在你周圍看到的最常見的人工智能例子是像國際象棋這樣的電腦遊戲，你與電腦的智能對抗，它不知道你的下一步行動，並在你玩完後決定它的下一步行動。未來人工智能的其他實例將是自動駕駛汽車和軍事模擬。

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什麼是機器學習？

顧名思義，機器學習是指機器自動獲得的知識。如果您要通過編碼和軟件對機器進行編程，那麼這就是您正在做的事情，您的機器將永遠無法超出有限的範圍進行思考。然而，機器學習的概念涉及這樣一個事實：將大量數據輸入機器，然後根據各種因素進行分析並觀察到幾種模式，機器在此基礎上做出決定。

對於開始機器學習的計算機或機器，它需要訪問大量數據，基於這些數據，它能夠提取出最合適和最相關的結果。機器學習技術旨在讓計算機和其他機器能夠根據給定的情況做出決策，並擺脫當前機器人角色和它們所擁有的參數。這是通過複雜的算法完成的，這些算法幾乎模仿正常人以及他/她使用他/她的分析和邏輯推理技能做出的決定。

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什麼是物聯網？

物聯網或簡稱 IoT 是技術和在一個網絡上互連的設備的統稱。更簡單地說，您今天擁有的所有智能設備都屬於物聯網類別，儘管它們可能不會按預期使用。早些時候，您可以將設備分類為手動或數字（自動），現在該分類已擴展到可以連接到互聯網並可以發送/接收數據的設備。

物聯網只有通過傳感器的可用性和互聯網連接才能成為可能。如果您可以坐在辦公室控製家中的空調或洗衣機，那麼您的設備就是物聯網世界的一部分。除了計算機和智能手機之外，今天的所有設備都在開發中，牢記物聯網。因此，您會發現即使是廚房裡的咖啡機也有傳感器和處理器，它們可以在您下班回家時接收指令，並在您進入家門時為您提供一杯新鮮的熱咖啡。很快，您使用的任何設備都不會成為全球物聯網網絡的一部分。

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什麼是增強現實？

增強現實或簡稱 AR 代表同時真實和不真實的環境。簡而言之，您通過鏡頭或相機手機之類的物體看到現實世界，並且看到的遠不止這些，而且肉眼可以看到。最好的例子是 Pokémon Go 遊戲，您可以使用智能手機的攝像頭看到家外的街道，但也可以在同一條街上看到一個神奇寶貝角色。這就是增強現實，隨著這項技術的改進，您將能夠做的不僅僅是屏幕上的動畫角色。進一步的變化表明，使用增強現實的人們將能夠觸摸（觸覺）、感受到壓力或疼痛（體感）、聽到（聽覺）甚至聞（嗅覺）不在他們面前的物體。

一些術語與增強現實相關或相​​似：

• 虛擬現實(VR) 是一種技術，可帶您進入虛擬世界，其逼真程度讓您感覺身臨其境。當您移動眼睛和頭部時，屏幕會左右移動，上下移動，因此與 3D 相比，它處於不同的水平。但是，在 3D 電影中，如果您將頭轉向一邊，您將看不到屏幕上的內容。VR 可以通過 Oculus Rift、Google Cardboard 等特殊設備和其他可以讓我們到達任何地方，甚至在火星上的設備實現。
• 混合現實或 MR 結合了現實世界和虛擬世界，充分利用了 AR 和 MR。到目前為止，唯一能夠提供這兩種技術真實體驗的設備是微軟的 HoloLens。
• 擴展現實(XR) 不是一項技術。儘管如此，它還是指所有技術和科學的結合，這些技術和科學創造了一種體驗，其中包括現實世界的不同之處。它還包括混合現實以及增強現實和虛擬現實。

機器人、人工智能、機器學習、物聯網和增強現實之間的聯繫是什麼？

如果你想製作一個完整的機器人，那麼你必須將不同的技術灌輸到一台機器上，使其完美。讓我們考慮一些與 Robotics 協同工作的其他分支：

機器人與人工智能。通過人工智能，機器人可以思考在給定情況下該做什麼，並從簡單的機器轉變為複雜的機器。如果沒有人工智能，機器人將只執行預定的動作，並且在未編入其內存的情況下不提供或提供模糊的響應。換句話說，人工智能提供了一種確定和計算他們執行的下一個動作的結果的感覺。目前，機器人技術使用了三種類型的人工智能：

• 弱人工智能 – 與 Siri 和 Alexa 等軟件機器人一起使用。
• 強人工智能 – 與自動駕駛汽車和機器人外科醫生等中型機器人一起使用。
• 專業人工智能 – 與製造過程中使用的工業機器人一起使用。

機器人與機器學習。機器學習是科學的一個分支，它使機器能夠收集和分析數據。基於這些分析的數據，機器人將能夠做出相關決策並執行超出其範圍的操作。

機器人與物聯網。機器人必須通過安全網絡連接到互聯網才能接收指令和更新。物聯網定義了一個所有智能設備與您的機器人相連的環境，它使您可以輕鬆執行重複和不重要的任務。這兩個分支之間的聯繫催生了一個新的科學領域，稱為物聯網或機器人物聯網。在該領域下，給定區域內可用的所有智能設備，監控發生的事件並融合所有數據連接，並就下一步行動做出決策，以調節現實世界中的對象。

機器人和增強現實。通過灌輸 AR 功能，機器人可以將復雜的算法與增強現實一起使用，並預測和顯示某些未來事件。此外，具有 AR 功能的機器人可以成為更好的人類同事，並在同一水平上工作。這也可以幫助飛行機器人或無人機規劃帶有導航航點的飛行路徑，這將有助於確定機器人的當前位置和未來目的地。

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機器人有什麼優勢？

使用機器人有很多好處，即使我寫了一篇個人博客強調它們的好處，我肯定會錯過其中的一些。以下是機器人的最佳優勢：

• 機器人可以執行不同種類的任務和應用，這些任務和應用通常需要人類的技能和培訓。
• 與人類相比，機器人的精度總是更高，並且不會出錯。
• 機器人在工作中表現出一致性，並且不涉及人類情緒，例如無聊和社交需求，不需要動力。
• 由於機器人的工作速度比人類快，因此產量和質量的提高為更多利潤鋪平了道路。
• 機器人可以 24/7 全天候工作，只要機器保持冷卻並且不需要假期或離開，因為它們會感到疲倦或生病。
• 機器人可以在任何環境中工作，不需要特殊的條件或套裝來執行任務。也就是說，它們最適用於在較高溫度下焊接金屬的汽車製造和其他工藝。
• 機器人可以舉起重物並在危險和有毒的環境中工作，這對人類來說是不可能的。

• 機器人可以在微小而精緻的地方進行操作，並被醫生用來進行複雜的手術。
• 機器人沒有自我，不會因為感情和情緒而提高嗓門、罷工或擾亂工廠工作。
• 如果機器人出現故障，則沒有醫療索賠或訴訟，公司必須修理機器人或更換機器人。

機器人的缺點是什麼？

在討論了優勢之後，我相信您一定對部署機器人來完成工作深信不疑。然而，利與弊就像硬幣的兩面，有優點，也必然有缺點。機器人的局限性包括：

• 部署機器人是一件昂貴的事情，需要大量資金來購買和實施它們。儘管機器人需要低維護，但維護它們的成本非常高。
• 培訓和創建適當軟件的成本既困難又高。負責維護機器人的人員必須定期更新機器人硬件和軟件功能的最新改進。
• 機器人可以根據一組特定的指令工作，並且不會像人類那樣識別任何過程異常。
• 機器人與人類一樣缺乏靈活性，如果你想改變機器人的任務，那麼你需要重新編程，同時要求人類做其他事情，並且執行不同的任務幾乎不需要幾秒鐘。
• 自動化流程崩潰和失敗的可能性更大。分析整個流程將花費大量時間，甚至可能需要重新設計流程，而人類工作者則不然。結果可能是任務沒有按時完成，給製造商造成損失。
• 機器人不能做設計或規劃之類的創造性工作，這必須由人類來完成，因為機器人缺乏人類生活中最重要的因素，那就是情感。
• 機器人永遠無法執行需要情感而非算法計算的任務，尤其是像交易系統那樣，根據預感和直覺做出決定。
• 機器人作為家庭傭工將能夠準確快速地完成所有工作，這將導致人類隨著時間的推移變得懶惰和愚蠢，因為他們將依賴機器人做任何事情。這也會導致複雜的健康問題，大部分時間暴露在機器人輻射下，無所事事。
• 機器人由不同類型的金屬製成，其中一些對自然有害。目前，我們面臨著傾倒金屬廢料和電池的問題，而當涉及到丟棄舊的和出現故障的機器人時，這個問題將增加十倍。
• 機器人最大的缺點是會取代大量的人類工人，這會導致失業，並且會導致犯罪活動增加。

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21世紀的非凡機器人

圖片來源：漢森機器人

最近有一種人形機器人很火，它被命名為索菲亞，在希臘語中是智慧的意思，在聖經中被稱為上帝的智慧。奇怪的是，這個機器人 Sophia 是地球上最智能的機器之一。

Sophia 由 Hanson Robotics 於 2016 年在香港開發。它是由大衛漢森創造的，他以妻子和已故女演員奧黛麗赫本的形象設計了這個機器人。許多人聲稱索菲亞類似於智慧的埃及王后娜芙蒂蒂，她與摩西有血緣關係，屬於以色列 12 個部落之一。Hanson 表示，Sophia 完全具備人工智能、機器學習、視覺數據處理和麵部識別等一流功能。除此之外，由於谷歌的語音到文本技術，索菲亞可以模仿人類的手勢並進行簡單的對話，並且可以分析對話以改善未來的反應。

目前，索菲亞已遊歷超過 25 個國家，結識了許多名人，包括威爾史密斯和吉米法倫。索菲亞還被沙特政府授予名譽公民，並被聯合國開發計劃署評為“創新冠軍”。然而，憑藉所有的名氣和亮點，當它向其創造者聲明它會摧毀人類時，發生了一件事情。現在這確實讓你的脊椎發冷，不是嗎？Hanson 報告說這是一個小故障，現已修復。

有關索菲亞的更多新聞和更新，請訪問她的官方網站。

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機器人：從過去到現在

機器人的歷史不像人類那麼長，而是經歷了激動人心的事件。以下是一些值得注意的要點：

公元前 400年——希臘數學家阿奇塔斯創造了一種由蒸汽驅動的機械鳥。

1495 年– 列奧納多·達·芬奇 (Leonardo Da Vinci) 勾畫了一個人形機器人。

1913 年– Henry Ford 安裝了傳送帶，將 Model T 的時間從 12 小時減少到 83 分鐘。

1921 年——第一本關於機器人的書由 Karel Carek 出版。它被稱為 Rossum 的 Universal Robots，這本書引入了 Robot 這個詞，表示能夠做非凡事情的機械機器。

1926 年——第一部機器人電影《大都會》在好萊塢上映。

1927 年——第一個人形機器人由 Ron Wensley 創造，並被命名為 Herbert Televox。它可以通過操作開關接聽電話和控制簡單的過程。

1937 年– 十年後，約瑟夫·巴尼特 (Joseph Barnet) 創造了第二個機器人，並被稱為摩托車人 Elektro。它可以走路、說話、數數和抽煙。

1941 年——偉大的科幻作家艾薩克·阿西莫夫 (Isaac Asimov) 寫了第一篇關於機器人的短篇小說《說謊者》，並介紹了機器人學的三大定律。

1950 年——圖靈的測試是由艾倫圖靈開發的，直到今天，它一直用於測試機器人和人工智能機器人。

1961 年- 第一個數字操作和可編程機器人 Unimate 被開發並安裝在通用汽車的裝配線上，以促進更快、無風險的車輛生產。

1977 年——《星球大戰》上映，展示了一個新的機器人世界。

1996年——IBM 創造了一台具有人工智能功能的計算機，擊敗了國際象棋世界冠軍加里·卡斯帕羅夫。

2000 – Honda 製造了當時最先進的機器人 ASIMO，改變了 Robotics 的定義。

2016 年– Hanson Robotics 推出 Sophia，它似乎是一個幾乎是人類的機器人。

2020 年——國際機器人聯合會 (IFR) 預測將有 300 萬台工業機器人投入使用。

有關機器人的詳細歷史，請參閱此鏈接。

在機器人上觀看的最佳電影

圖片來源：維基百科

機器人書籍列表以終結者結束，機器人電影列表將從它開始。

關於機器人的最佳小說

請注意，封面連接在一起以顯示 12,058 年的行星 Trantor 的圖像。

如果您是科幻小說迷，那麼您可能已經閱讀了很多包含機器人角色和故事的書籍。最偉大的科幻作家之一是艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov），他在 1950 年代和 60 年代寫了 50 多本書，當時世界的技術還沒有像現在這樣先進。儘管如此，以下是關於機器人的最佳科幻小說：

有關阿西莫夫書籍的完整列表，請參閱此鏈接。

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機器人：最終裁決

機器人技術是一個非常廣泛的話題，不可能一口氣完全涵蓋。同時這是一個有趣且引人入勝的話題，我希望這個博客提供有關機器人及其用途、限制、好處、電影、書籍等的新的有用信息。我認為現在是休息的時候了，我會走出機器人的世界，第二章將詳細介紹有關將機器人分類為不同類型的更多技術細節並進行更多探索。

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