如果我告诉你我今天看到了一个机器人，你会想到什么？什么是机器人？

这不是一个棘手的问题。

科幻小说中的机器人

因为我们见过很多机器人。我们见过 1956 年电影《禁忌星球》中的机器人罗比、《杰森一家》中的管家罗西、动画巨人、20 世纪 70 年代末《星球大战》中的 C-3PO 和 R2-D2、擎天柱、《星际迷航》中的数据、阿诺·施瓦辛格的 T- 800 终结者，或者后来的机器人，如《西部世界》中的瓦力、多洛雷斯（以及所有合成人），以及各种《星球大战》衍生作品中的所有其他机器人。

多年来，所有这些共同构建了我们对机器人的看法，至少在电影和电视中是这样。

我们也熟悉这些机器人讲述的故事。来自《星际迷航》的数据只是想变得更加人性化。来自奥维尔号的艾萨克是一个凯隆人，一个消灭有机生物的机器人种族。（然而，艾萨克的道路是一条救赎之路，因为他是一位富有同情心的凯伦，帮助扭转了有机食品的潮流。） 星球大战机器人，尤其是那些为推销而设计的机器人，已经成为他们有机伙伴的朋友和伙伴。

还有许多一心想要毁灭的邪恶机器人，比如奥创；哈尔 9000；《神秘博士》中的戴立克和网络人；终结者机器人的各种化身；《星际迷航》中的《Nomad》、《Lore》、《花生礼篮》和《Control》；以及星球大战中的一系列机器人。

这些机器人都为作家提供了将人类的特征和问题反映到机械生物身上的机会，并探讨在创造人工生命时会发生什么，无论是否受到大多数人类的道德约束。

但机器人存在于现实世界中。而且他们的行为不像 C-3PO 或数据先生。相反，它们的范围从巨型自动化工厂到汽车焊接机器人，从 3D 打印机到儿童玩具。是什么让这些机器人成为……机器人？它们与科幻小说中的机器人有何不同？

首先，科幻小说中的机器人通常是完全自主的。《星际迷航：下一代》中的数据先生和《星际迷航航海者》中的医生（全息人工智能）甚至被宣布为虚构联邦眼中的合法人物。没有人声称我朋友的特斯拉在法律上是一个人。

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事实上，汽车行业已经制定了一套定义机器人车辆“自主性”的理想标准，我们也可以将该标准应用于其他机器人。SAE J3016 标准有六个级别：级别 0、1 和 2 描述自动化限制，而级别 3、4 和 5 描述更完全自主的功能：

正如您所看到的，蓝色标准指定人类驾驶员必须仍然处于控制状态，即使有汽车协助，而绿色标准指定（主要）汽车能够做出所有必要的决定。

我们今天拥有的大多数现实世界的机器人都属于光谱的蓝色一侧。这就是为什么我使用“自动化”与“自主”这两个术语来区分机器人的功能。尽管这两个词听起来很相似，但它们的区别如下：

• 自动化系统遵循预定义的规则来执行特定任务。
• 自治系统可以独立运行、做出决策并适应新情况。

我认为，今天，大多数机器人只是在现实世界中具有一定程度运动的自动化设备。他们执行一系列步骤，可能根据某些标准进行修改。（例如，3D 打印机在耗材耗尽时会停止打印，只有在加载更多材料后才会恢复打印。）自主设备包括 C-3PO、Mr. Data、T-800 或亚马逊的无人化梦想送货机器人。

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现在，我们在自动化方面做得非常非常好。自主，没那么多。但我们正在实现这一点。

巨大的动态范围

今天的机器人尽管不像数据先生那样多才多艺，但通常非常有用且功能齐全。

其中包括工业机器人、医疗机器人、军事和国防机器人、家用机器人、娱乐机器人、太空探索和维护机器人、农业机器人、零售机器人、水下机器人以及帮助人们远程参与活动的远程呈现机器人。

我个人的兴趣主要集中在创客和爱好者可以使用的机器人上，这些机器人可以使个人能够构建、设计和原型项目，而以前只有那些拥有满是制造机械的商店的人才可以实现。

我说的是3D 打印机，它利用熔融塑料层来构建物体；CNC 设备，通常切割、雕刻和去除木材或金属来制造物体；激光切割机，非常适合标志切割、雕刻以及制造非常详细的零件和电路板；甚至还有乙烯基切割机，用于仔细切割轻质、柔性材料，形成复杂的图案。

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这些机器使用 CAD 软件进行编程，以定义（也称为设计）正在构建的对象。然后，这些设计被转换为一系列运动指令，指导机器进行重复、复杂的运动。

例如，我使用 CNC 制作了一系列相同的定制整理架，用于零件存储。

当我设计和组装整理器时，机器人变成了力量倍增器，雕刻出的架子固定功能，这一过程远远超出了我的木工技能范围，我的木工技能主要限于锤钉子和拧螺丝。

今天的机器人具有巨大的动态范围，从儿童学习玩具到像亚马逊智能仓库这样极其复杂和巨大的东西。每个仓库都包含数千个机器人，但由于它们都相互协调工作，整个仓库本身就可以被视为一个巨型机器人。

自治范围

让我们回到自动化机器人与自主机器人的讨论。自动化机器人可以执行一组任务，通常由人类操作员监督（或至少定期检查）。

我的 3D 打印机就是一个很好的例子。当我在 CAD 软件中创建设计，然后将该设计转换为 gcode 时，我创建的是一系列运动指令。说明指定打印头的 X 和 Y 位置，以及挤出机需要多高才能考虑到不断添加的层。说明书还指定了挤出机的温度，确定塑料熔化到前一层上的速度和平稳程度。

通常，我会开始打印，然后通过摄像头进行监控。在打印失败或打印机决定将熔融塑料喷射到空气中的情况并不罕见，我通常会足够快地抓住它，冲进制造实验室，然后取消打印。打印机是自动化的——它遵循指令—— 但这个过程没有任何自主性。

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较新的打印机正在集成一些人工智能：相机将图像输入处理器，处理器使用一些机器学习来检查每个图像并确定是否存在故障情况。虽然机器无法修复这些故障，但机器学习可以关闭流程，防止材料损失和可能的安全隐患。

当你参观亚马逊的工厂时，你会看到更多的机器人。推车机器人沿着地板移动，运送产品。其中大多数是自动化的，而不是自主的。但亚马逊极其复杂的输送系统确实拥有智能成像系统，可以在产品经过时对其进行观察，并对经过的物体做出一些决定。在这里，我们开始看到更多在没有人工监督的情况下进行管理的迹象。

我有一架无人机，它也表现出一些自主行为。如果在通过手持控制器指挥它时，我将其发送到无线电范围之外，无人机本身就会接管。它将规划一条返回原点的路线，反转路线，避开树木和电线等障碍物，然后在没有任何互动的情况下自行回家。当它感觉到电池电量太低而无法继续飞行时，它会执行相同的行为。

在这三个示例（人工智能辅助 3D 打印机监控、仓库输送机监控和返航航班）中，我们看到了作为大部分自动化系统的扩展而构建的自主行为。我认为这就是我们将看到自主功能推出的方式。它们将适用于具体情况，直到考虑到越来越多的情况。

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较终，您将能够爬进车里，在车辆载您前往距离您办公室较近的星巴克时多睡 45 分钟。但正如我们之前讨论的 SAE 驾驶自动化级别图表所示，5 级是一大进步。那时，我们相信车辆能够处理任何和所有道路状况，并智能、仔细、快速和安全地做出响应。大多数认为，我们将在 2030 年之后的某个时候开始看到具有此功能的汽车。

当 ChatGPT 犯了一个知名的幻觉错误时，这只是令人烦恼的——如果有人在某些写作中使用该材料，可能会令人尴尬。但如果机器人在现实世界中操作时出现失误，身体可能会出现问题，甚至致命。由于风险很高，因此不仅在开发完全自主的系统时需要更加小心，而且在这些系统的暂存和发布方面也需要更加小心，以确保它们在我们的共享环境中安全地释放。

展望：明天的机器人

让我们回顾一下我们的三个主要结论：首先，科幻小说为我们描绘了一幅既具有警示意义又令人向往的机器人形象，但不一定实用。其次，现实世界中很多东西都可以被视为机器人。第三，现实世界中不同机器人的自主范围可能有所不同。

乍一看，人工智能和机器人技术似乎有着千丝万缕的联系。但正如我们所见，人工智能可以告知机器人的全部、部分或全部功能，具体取决于所涉及的技术水平和机器人的用途。虽然对于制造机器人来说，知道它何时出现故障和停止是件好事，但我们从仅遵循 gcode 指令的自动化 CNC 设备和 3D 打印机中获得了巨大的价值。

展望未来，我们将看到更多的自主系统。西门子对未来几十年工厂的面貌有着令人着迷的愿景，它展示了许多与整个生产过程相互作用的自主系统。

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在娱乐角色的世界之外，机器人是复杂的机制，通过它们产生的价值来证明创造它们的成本和精力是合理的，无论是节省成本、节省时间、承担其他困难流程的能力、在对人类危险的环境，或强制倍增人类操作员努力的能力。

与现实世界交互并执行自动化步骤的能力是参与机器人革​​命的赌注。随着我们不断前进，期望机器学习、智能视觉、生成式人工智能、传统编程技能和机械设计能力之间的融合能够打开新的大门，提供新的机会，并帮助各种规模和能力的机器人为我们提供更多帮助。

另一方面，如果——在未来的某一天——机器人开始大喊：“消灭！消灭！” ...好吧，那么... 危险，威尔·罗宾逊， 比迪·比迪·比迪， 这些不是你要找的机器人。