仿人機器人的發展進程和社會意義

劉皓洋，吳 波，李繼旺

科技飛速發展，機器人也不再只以單一的形式存在，市場上各種形態的機器人層出不窮，而仿人機器人集機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術等多門科學于一體，它的一舉一動可以像人一樣，甚至可以擁有與人類相似的外貌、思維、情感。人類把很多的期待寄托在這類機器人身上，自此，仿人機器人開始問世，可以說，仿人機器人代表著一個國家的高科技發展水平[1]。

1 仿人機器人的發展歷程

仿人機器人的發展進程包括國內外的設計制造史，每個國家有代表性的仿人機器人，以及技術層面的有關于機械結構、系統控制的變革和創新。

1.1 發展史

20世紀60年代末一些國家開始著手研究仿人機器人。在此領域的研究最為深入的當屬日本、美國和韓國，日本以來自早稻田大學加藤一郎教授為首，組成大學和企業之間的聯合研究組織來研究仿人機器人，1973年研制出了WABOT-1，它是世界上第一臺具有真正意義的仿人機器人，2000年日本本田公司研制出了ASIMO，它是全球最早具備人類雙足行走能力的類人型機器人，日本比較側重于機器人外形的仿真，美國則側重于模擬人腦，韓國重點發展服務型機器人，雖然中國對于仿人機器人的研究起步相對較晚，但國防科技大學也于2001年12月獨立研制出了屬于中國的第一臺仿人機器人[2]。目前，我國正在大力開展機器人方面的競賽，鼓勵學生去學習機器人的相關知識，激發學習熱情，鼓勵科技教育，推動科技教育在中小學的全面覆蓋和影響。

1.2 技術革新

結合現當代仿人機器人研究領域的發展形式，我們得知仿人機器人的運動結構和控制形式多種多樣。

在機械運動結構方面，仿人機器人結構精巧，自由度高，運動靈活。多數仿人機器人通過進行各關節的調節可以控制重心穩定。相比于其他機器人結構，仿人機器人依靠自身靈巧的結構更適于在較復雜環境中運作。大部分仿人機器人的步態是依照人的相應動作進行設計的，部分仿人機器人依靠分析構造的方法進行機構設計，但較為復雜和困難。

在控制系統方面，一個能靈活運作的機器人，控制系統就如同其大腦一樣，起到了決定性的作用。

在各類機器人比賽中，我們經常會用到基于單片機控制的機器人。單片機通過運行相應程序代碼，就能使機器人完成相應的動作。當然，控制系統只有單片機是遠遠不夠的，一套完整的機器人控制系統要包含硬件系統，控制系統、輸入輸出設備、傳感器等重要部分。它們各司其職，協調統一，共同實現機器人相關動作的運行。

在此，以大學機器人比賽中常用的雙足循跡機器人為例。雙足循跡機器人是一種仿人機器人。它通過模仿人的動作來執行規定操作。賽用雙足循跡機器人主要由機器人機械硬件部分和控制系統部分組成，其中控制部分占比很重。在比賽中，機器人需要沿賽道軌跡線進行競走動作。在行進過程中，機器人需要通過自身傳感器實時監控自己與規定軌跡的偏離差，并將數據實時傳入控制系統，以便快速進行調整[3]。這種閉環控制使得機器人能夠按照規定路線行進，避免脫離賽道軌跡。

雙足循跡機器人的控制系統結構較為基礎和典型，大多數機器人的控制系統與之類似。隨著智能制造，人工智能的崛起，現當代機器人的控制領域有著飛速的發展?？刂瓢l展的核心是算法的發展，比如較為簡單的選用攝像頭作為傳感器的雙足循跡機器人，圖像處理算法是整個控制流程的核心所在。但對于仿人足球機器人，人形救援機器人等較為復雜的仿人機器人，顯然單靠圖像處理算法并不能完成一系列復雜動作，這時候就需要一種更為復雜的控制形態出現。對于需要進行更為智慧思考的機器人來說，有著像人一樣的學習能力便可以完成更多復雜的動作，這便是深入學習領域的產生的原因。深入學習可以使機器人結合以往的經驗對隨機復雜環境進行判斷處理而不需要進行人為干預。很顯然，這種控制算法在面對更為復雜多變的環境中更為高級，更為實用，擁有深度學習能力的仿人機器人將是未來仿人機器人發展的重要方向。

2 仿人機器人的社會意義

現實中設計出來的機器人是為人類服務的，現如今，越來越多的仿人機器人走進了人們的生活，充當著各種各樣的角色，但與此同時也引起了人們對于其倫理道德和法律層面的約束。

2.1 實際應用

在現代社會，各式各樣的仿人機器人已經出現在公眾面前甚至應用，目前處于熱度最高的仿人機器人包括仿人服務機器人、仿人足球機器人、仿人醫療機器人等。

2.1.1 服務機器人

根據國際定義，服務機器人與一般的工業機器人不同，服務機器人是一種以完成有利于人類健康的服務工作，并定位于服務的機器人[4]。服務機器人可以幫助人們進行打掃家務、教育、娛樂等活動，提高人們的生活質量。仿人服務機器人具有人形特征，并且大多可以進行語音交流和動作交互。

仿人服務機器人內置多種傳感器、攝像頭，可以充分模擬人與人之間的交互，并且可以通過深度學習算法，通過云端對人類語言進行語義分析，讓機器人可以準確理解說話人的意圖，從而進行無障礙的交流?？蛇\用于多種場合，包括大型商場、家庭等，比如智能迎賓機器人，具有語音對話、視頻講解、身份識別、智能導航等多項功能，可進行迎賓、展廳接待講解、銀行服務、商場導購等多項應用。

2.1.2 醫療機器人

醫療服務機器人是指用于醫院、診所的醫療或輔助醫療以及健康服務等方面的機器人，主要用于患者的救援、醫療、康復或健康信息服務，是一種智能型服務機器人[5]。醫療機器人可以提高患者醫療的品質與要求，給予患者更好的醫療體驗，也可以輔助醫生進行醫療工作，為醫生提供相關的醫療工作。仿人醫療機器人可分為康復機器人與手術機器人?？祻蜋C器人可以對人體康復進行評估，通過康復規律，給予人體康復訓練方案并輔助人體進行康復訓練。手術機器人是一種智能化的手術平臺。手術機器人已運用于多個臨床學科。其中達芬奇機器人影響最廣，它可以進行三維成像、觸覺反饋和寬帶遠距離控制，可以進行多項手術工作[6]。

2.2 倫理

對于未知的事情，我們要做到未雨綢繆，當機器人越來越接近人類，它們也需要有一套屬于自己的道德標準，以確保人類的主體地位不被動搖，文明得以延續。

英國出臺首個機器人倫理標準，是由英國標準協會發布的一個官方指南，針對于機器人設計者，機器人生產制造者提出的一系列嚴格、細致的要求，目的是讓他們設計出來的機器人符合倫理規范，相比較于機器人三守則[7]，這份指南更加具體，更加全面，告知我們什么怎樣才能做出健康的安全的機器人。

對于恐怖谷理論[8]，可以理解為橫坐標是機器人與人的相似程度，縱坐標是人對機器人的好感度，人類會對行為舉止極其像人但是又不是人的東西感到恐懼，因為人類害怕自己無法掌控局面，生命受到威脅。

要想使機器人能像人一樣思考，一種方法就是基于深度學習的方法建立模擬人腦進行分析學習的神經網絡。這項技術不再通過編寫程序，讓機器按照某種既定方式完成任務。面對問題，機器將通過模擬高達數十萬次不同的解決方式，自己探索出最成功策略。因此它們需要海量的數據來支撐，這些數據的來源一般都是互聯網，互聯網上的信息十分混雜，包羅萬象，有積極的，有消極的，但機器人無法分辨正誤，人類也不能知道它們到底會做什么，說什么，會帶來什么的影響，就目前的技術而言，是無法達到機器人大腦訓練數據過程的公開透明的。因此，可能給人類帶來的影響有，第一，可能會表現出對人類的性別歧視，具有種族主義傾向，缺乏對多元文化的尊重；第二，人類過度依賴于機器人；第三，影響經濟的發展和人類的就業。

2.3 法律

仿人機器人涉及的法律有侵犯肖像權，有些仿人機器人是仿照明星和名人的外形設計的，比如：人形機器人索菲亞[9]，“姚明”高仿真人投籃機器人[10]。這樣做一方面可以迅速集中社會的注意力，占領市場，另一方面是名人的肖像、聲音、身材、神態等資源信息披露程度高，容易獲取到，會使制作出的仿人機器人更加逼真。信息化時代，科技手段不斷精進，這類仿人機器人會被不法分子作為謀取利益的工具，隱藏著極大的風險。全國人大常委會2019年4月發布的《民法典人格權編（草案二次審議稿）》，其中第799條第一款規定：“任何組織或者個人不得以丑化、污損，或者利用信息技術手段偽造等方式侵害他人的肖像權。未經肖像權人同意，不得制作、使用、公開肖像權人的肖像，但是法律另有規定的除外?！盵11]我們應該借鑒國際經驗，逐步制定和完善我國的人工智能和機器人技術風險治理規范，為創建人機和諧共生的智能社會提供有效的制度保障。

3 仿人機器人的發展現狀及展望

國內，目前來講大型的仿人機器人研發公司、大型仿人機器人研究研發的創業團隊數量較少，一些科研機構和某些大學的實驗室在進行大型仿人機器人的研究。

國外，有代表性的仿人機器人有日本本田公司研發的ASIMO機器人，已經能夠完成跑、跳、在不平整的地面上行走運動，語音及其識別，自動檢測環境等，法國機器人公司Aldebaran Robotics的NAO機器人擁有與人類一樣的肢體語言，能夠聽、看、說，與人互動，機器人互相之間也能互動。由于這款機器人具有可愛的仿人外形，且達到一定的人工智能水平，NAO機器人已經被用于特殊教育領域，緩解和調節自閉癥兒童的狀態，其應用領域廣泛，設計也比較完善和成熟，認可度高。還有波士頓動力公司的Atlas,能夠完成一定難度的動作，身體具有一定的協調性[12]。

不論是國內還是國外，仿人機器人的發展都沒有達到非常完備的性能狀態，還需不斷探索，不斷學習，不斷嘗試，國內已有公司完成三代機器人的研發，能夠實現直立行走、上下臺階等動作，在目前仿人機器人的市場還未完全打開時，通過“產學合作”的模式來壯大自己，可以培養青少年的創新精神和實踐能力。

仿人機器人的市場前景十分可觀。在將來的5年左右，醫療機器人和服務類機器人的應用規模會持續擴大，影響范圍會更廣，在將來的15年左右，醫療機器人和服務類機器人的訂單將會占據機器人市場的一半左右。

4 結語

隨著科技水平的不斷發展，人們的理論聯系實際的能力不斷增強，目前，國內外仿人機器人大多數都處于研發，試行階段。我國也要抓住機遇，面對挑戰，加強相關人才的培養與儲備，嘗試研發重點核心零部件，大力發展機器人企業。國外許多國家，也都將仿人機器人的發展作為科研重點，一些發達國家的研發水平會更加超前。仿人機器人的外形特點會更能贏得人類的好感，它是社會發展，經濟發展和科學技術發展到某一特定階段的產物，未來，技術，經濟，社會相互融合，會為仿人機器人創造出更加光明的未來，人類的生活也會因仿人機器人的存在更加美好。