從“變形金剛”到“人工智能”

王成功

提到機(jī)器人，每一位同學(xué)都會(huì)想起“變形金剛”。我們?cè)谙硎堋白冃谓饎偂睅Ыo我們的快樂(lè)童年的同時(shí)，有沒(méi)有意識(shí)到機(jī)器人的發(fā)展背后蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)原理呢？

早在3000多年前，人類就希望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便代替人類完成各種工作。

據(jù)傳在西周時(shí)期，我國(guó)的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，可算是我國(guó)最早記載的機(jī)器人。春秋后期，著名的木匠魯班，曾制造過(guò)一只木鳥(niǎo)，能在空中飛行且“三日不下”。公元前2世紀(jì)，亞歷山大時(shí)代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人——自動(dòng)機(jī)。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的會(huì)動(dòng)的雕像，它可以自己開(kāi)門，還可以借助蒸汽唱歌呢。

機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的問(wèn)世，都是近幾十年的事。現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化的發(fā)展。可以說(shuō)美國(guó)是現(xiàn)代機(jī)器人的誕生地，早在1959年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，比起號(hào)稱“機(jī)器人王國(guó)”的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，美國(guó)現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國(guó)。我國(guó)在建國(guó)初期的“七五”計(jì)劃中把機(jī)器人列入國(guó)家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽(yáng)建立了全國(guó)第一個(gè)機(jī)器人研究示范工程。1986年3月開(kāi)始的國(guó)家863高科技發(fā)展規(guī)劃已列入研究、開(kāi)發(fā)智能機(jī)器人的內(nèi)容。

2013年7月，美國(guó)武器合約商波士頓動(dòng)力公司為美軍研制的世界最先進(jìn)人形機(jī)器人“阿特拉斯（古希臘神話中的大力神）”亮相。“阿特拉斯”能像人類一樣用雙腿直立行走，令人聯(lián)想起科幻電影中的“終結(jié)者”。這款機(jī)器人它可以在傳送帶上大步前進(jìn)，躲開(kāi)傳送帶上突然出現(xiàn)的木板，從高處跳下穩(wěn)穩(wěn)落地，兩腿分開(kāi)從陷阱兩邊走過(guò)，然后跑上樓梯，單腿站立，被從側(cè)面而來(lái)的球重撞而不倒。這款機(jī)器人的具體用途，很有可能是在危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行救援工作，甚至是用在后勤補(bǔ)給和維修保養(yǎng)作業(yè)等這些相關(guān)的工作上。科學(xué)家說(shuō)人形機(jī)器人完全取代士兵的可能性不太大，但是機(jī)器人在某些領(lǐng)域可以替代人，或者減輕人所面臨的危險(xiǎn)性，比如說(shuō)像排雷作業(yè)或者爆炸物的排除等等。

2015年3月12日，第十一屆中國(guó)（天津）國(guó)際裝備制造業(yè)博覽會(huì)在天津梅江會(huì)展中心舉行。展覽也吸引了眾多機(jī)器人制造商參展，“機(jī)械手”“搬運(yùn)機(jī)器人”“視覺(jué)機(jī)器人”“編程機(jī)器人”等世界先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備同場(chǎng)競(jìng)技，展示了在高科技的推動(dòng)下，機(jī)器人將更好地服務(wù)于鼗。們的生活。

時(shí)至今日，機(jī)器人已經(jīng)可以被“人工智能”（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI）所取代。機(jī)器人（人工智能）的發(fā)展和其他科學(xué)一樣，都是以數(shù)學(xué)的發(fā)展作為基礎(chǔ)。先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具給先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。或者說(shuō)，人工智能是數(shù)學(xué)理論最好的實(shí)際應(yīng)用。目前的機(jī)器人（人工智能）主要涉及的數(shù)學(xué)原理是坐標(biāo)系和矩陣。這里的坐標(biāo)系是指世界坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系。機(jī)器人在行走和活動(dòng)過(guò)程中，世界坐標(biāo)系一般是固定不動(dòng)的，只有局部坐標(biāo)系隨著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)局部坐標(biāo)系中都有一個(gè)變換矩陣，機(jī)器人的每一個(gè)活動(dòng)都是矩陣在作變換。

人工智能正悄無(wú)聲息地改變著我們的生活，不僅大大提高了我們的生活效率和生活質(zhì)量，而且節(jié)約了我們的生活成本，同時(shí)人工智能還能夠完成人類所不能完成的工作。當(dāng)然人工智能的高速發(fā)展，也可能會(huì)給我們的生活帶來(lái)一些未知的負(fù)面影響，在電影《X戰(zhàn)警》、《終結(jié)者》中我們看到了很多機(jī)器人（變異人類）可能會(huì)給我們整個(gè)人類帶來(lái)一定的危險(xiǎn)，還有可能會(huì)打亂人類的原有生活，因?yàn)橛辛朔奖愕钠腿艘灿锌赡茉炀透嗟膽腥耍踔寥祟惖耐嘶２皇菃幔?