如何才能让机器人拥有人类的智能？作为宾夕法尼亚大学工程和应用科学院的教授，丹尼尔·李参与过一些重要的，且资金充沛的研究项目，旨在扩大人类的科学认识。
李教授在过去5年中参加了一系列的项目，包括指导一支竞争力超强的小狗足球队、参加在加利福尼亚州沙漠举行的充 满挑战性的公路赛车以及教导一只小狗后空翻。正如他所展示的那样，最后一项做起来可真不容易。他在三英尺高的表演台上放置了一块橡胶垫，让小狗在垫上作后 空翻。小狗成功地表演了后空翻，但却落在台边上，重重摔落在地。李说：“它们有时可不是那么聪明。”
李教授的研究对象不是一只真正的狗，而是索尼的爱宝（Aibo）机器狗。虽然他的研究中有些许异想天开的成份， 但他参与的项目——比如指导机器狗足球队如何并肩作战，或是让配备传感器和小型发动机的汽车在交通拥挤的城市街道自动驾驶——均有助于他实现自己的雄心壮 志。其实说起来很简单，他就是想知道如何才能让机器人像人类一样思考和行动。
近来李教授在由宾大工程院和沃顿商学院合作举办的技术管理硕士课程中的一场名为“智能机器人：下一步会如何？ （Smart Robots: What’s Next?）”的讲座上说，要让机器人像人类一样从事各种各样的任务，还需要探索许多未知的领域。多年来，研究人员只是专注于开发让机器人工作的基础技 术。但李指出，尽管这方面的技术已有进步，但是人类的智能——即使是认识面孔的能力——依然是我们目前的研究能力所无法企及的。他同时为自己的研究领域提 出了一个关键的问题：“为什么建立人工智能会这么困难呢？”
替代人类战士
这个问题的回答，将超过学术研究的范畴。在美国，五角大楼斥巨资——有些技术分析师认为多年来其投资已达 1000亿美元——开发研究能够辅助或是替代人类战士的机器人。美国国防部的未来作战系统（Future Combat Systems, FCS）现代化计划一直为该技术的开发提供研究资金。李所在的宾大团队获得了陆军研究实验室（Army Research Lab）2200万美元的资金，用于制造能在战区独立作战的机器人。
李认为，虽然在美国，自动化机器人的商业开发主要用于军事用途，但智能机器人仍然拥有巨大的商机。他指出，日本研究智能机器人是为了帮助国内迅速扩大的老年群体做家务。
人工智能方面的深入研究可能会使机器人的商业开发摆脱某位专家最近所说的“3D用途，即乏味的、肮脏的或危险的 （dull, dirty or dangerous）的三大用途”。3月31日，本田公司展示了一个类似头盔的装置，它能够读取人的脑电波并传输给本田制造的一种类人机器人。有了这种装 置，你就可以让这种名为“爱死我”（Asimo）的机器人执行简单的任务，包括移动它的胳膊。
李说：“在日本，人们把机器人看成是一种服务。”而在美国，让机器人执行商业任务的进展则比较缓慢。“在美国， 国家科学基金会（National Science Foundation）也资助了许多研究项目，所以美国国内对于机器人的商业用途也有相关研究，但更多的资金还是来自国防预算。”
李设想了未来机器人的商业应用。目前对这些技术的研究很可能将影响未来的工业和企业。他说：“我们可以制造许多 内置传感器、传动装置和计算电子技术的微型装置和设备；唯一的问题是如何能让它们在各种环境中聪明积极地工作。未来的装置将不仅能储存信息，允许用户玩游 戏，还能提供更多帮助。”
李教授接受过专业的物理学训练，持有哈佛大学学士学位和麻省理工学院凝聚态物理学的博士学位。90年代加入贝尔 实验室后，他对机器人学产生了浓厚的兴趣。他想知道为什么——尽管计算机技术获得了如此迅猛的发展——机器人却仍然无法执行人类和其它动物能轻易完成的任 务。李现在正在研究生物学，希望能进一步了解人类计算信息的方式以便将其应用于机器人世界。
李在谈到机器人开发的现状时说：“现在这些装置已经配置了电脑化元件和传感器，只是人们不知道怎么用。”他认为，要制造一台更聪明的机器，最好的方法是效法人脑。
模拟生物学原理来促进技术的发展并不是一个新概念。他指出，从前人们认为只要有翅膀就能飞翔，直到20世纪初空 气动力的理念才第一次得到应用。“当时会有人戴上一对翅膀，从楼下跳下来——结局可想而知，这并不奏效。”怀特兄弟之所以在1903年飞行成功，是因为他 们仔细研究了鸟类飞行背后的力学原理。鸟类振动翅膀是为了保持平衡和向前推进，但是它们能飞翔是因为在空中全速前进时，其翅膀的弧度造成身下的气压大于头 上的气压，提供了飞行所需要的升力。“所以飞行员的主要工作就是利用振动让飞行器的机翼部位产生弧度。”
但是人类的大脑并不像鸟类的翅膀那样容易复制。
李指出，计算机可以运用“穷举”数字分析打败国际象棋冠军，但也是仅此而已。他说，人脑是一种非常精密的仪器， 远超出人们目前理解的范围。“依赖快速搜索和穷举计算的传统计算机算法不能使机器变得聪明。所以我们需要开发一种新的算法，以不同的方式处理这些问题，这 样机器人才能在复杂的环境中工作。在这方面我们已经做了一些富有成效的工作，但要让一台机器变得和狗一样聪明，还有漫长的路要走。”
机器人目前已经掌握了某一些生物的技能——李的索尼爱宝机器狗已展示了这一点。首先他向那只电子狗喊了一声：“ 嗨”，电子狗就转过头对着他。接着他走到另一边说：“哎，这里”，机器狗又把头转向他。为了开发这种机器人技术，设计师必须研制能模拟人类声音处理的声音 传感器：声波抵达左边或右边传感器速度的纳米级差别能告诉机器狗声音的来源以及头的转向。
李说，随着机器人感知周围环境和执行机动化任务能力的逐渐提高，它们的人工智能——无须人类不断指导便能执行某 些任务的能力——也会慢慢提升。这就是为什么四支由索尼爱宝机器狗组成的足球队所参与的国际足球比赛不仅仅是一项有趣的娱乐活动，而且也成为李及其学生宝 贵的学习工具。
"UPennalyzers"——由李教授、宾大工程院其他老师和学生创建的足球队——由4只内置电脑的机器狗组成。它们可以运用传感器分析3×5米的赛场情况，并通过无线通讯与队友交流——但在20分钟的比赛中不须人类控制。
李说机器人比赛刚开始是残酷的。“见过6、7岁的小孩踢足球吗？每个人都同时追逐一个球。机器狗比赛也是这样， 所以它们要么把足球困在角落长达半个小时，要么就把球踢入自己的球门。”但是李播放了UPennalyzers在最近一场比赛中一个复杂攻门的录像，表明 机器狗的智能已渐渐提升，能够进行更高水平的比赛。“现在它们可以交流了：‘你负责盯球，我来防守’。”
该团队使用机器狗而不是类人机器人是因为两条腿移动对机器人而言极其困难。近几年，李和他的团队从五角大楼的国 防高级研究计划署（DARPA）获得了至少350万美元的拨款，培训机器人行走并制造一种能够运用传感器在艰难地形中独立行走的机器人。这种装置的军事优 势——可在危险战区运送重物穿越高山或沙漠——显而易见，但两条腿行走仍然像是机器人程序师的圣杯。他说：“他们想要一种能负重200镑穿越高山的机器， 因为车是无法攀登高山的。”
打火机的新用途？
然而，研制无人驾驶的智能汽车——该项目也获得了DARPA的巨额资金，目标是在2015年前让美国军队中三分 之一的车辆都能实现无人驾驶——是李及其学生更大的成功和骄傲。最近他们入围2007 DARPA城市挑战赛，成为6支决赛团队之一，前往加利福尼亚维克多维尔一个被废弃的美国空军基地参赛。
“小本”——这是宾大和利哈伊大学的学生和老师组成的本·富兰克林团队给他们改装过的丰田普锐斯取的名字——必 须在城市街道自行行驶，同时遵守交通法规和指示并避免与其它决赛选手相撞。为了让这场赛事更为现实和具有挑战性，50位试车手戴着防撞头盔驾车而行。旁观 者都站在厚厚的水泥屏障之后观看。
卡内基·梅隆学院与通用汽车合作赢得了赛事及200万现金奖励；斯坦福大学获得了联邦资金，用于制造自己的智能 机器车。由于资金不足，本·富兰克林团队聪明地配置了较少的传感器，制造了一种动力消耗较少的汽车——燃烧较少的气体。李说：“有了普锐斯，我们就能够利 用打火机为车上所有的电脑提供动力。”
李告诉宾大的听众，当机器人掌握了把碟子装入洗碗机这种高度复杂的人类任务的时候，我们就知道机器人已经达到了更高一等的智能。他说：“研制工业自动化机 器人花了我们很长的时候，现在我们需要一种方法让机器人学会如何在生活中把碟子装入洗碗机中，因为每天晚上碟子和玻璃杯的数量都不同。”
发布日期 : 2009.04.15
source: knowledge@wharton
