人工智能技术与应用（案例版）拓展阅读汇 第4-10章

第4章拓展阅读“机器人”作为专业术语出现虽是60多年前，但机器人的概念在人类的想象中却已存在3000多年了。早在我国西周时代（公元前1046—前771年），就流传着有关巧匠偃师献给周穆王一个艺伎（歌舞机器人）的故事。如图4-18所示。作为第一批自动化机器动物之一的能够飞翔的木鸟是在公元前400年至公元前350年间制成的。我国东汉时期（25—220年）的张衡发明的指南车是世界上最早的机器人雏形。《隋书》里曾记载了一个机器人的故事：“……帝犹恨不能夜召，于是命匠刻木偶人，施机关，能坐起拜伏，以像于抃。帝每在月下对酒，辄令宫人置之于座，与相酬酢，而为欢笑。”相传隋炀帝命工匠按照文士柳抃的形象造了木偶机器人，装上机关，木偶能坐能站还会磕头，杨广经常和这个木偶机器人月下对饮欢笑。图4-18偃师献伎在希腊神话中，公元前3世纪，古希腊发明家戴达罗斯用青铜为克里特岛国王迈诺斯建造了一个守卫宝岛的青铜卫士塔罗斯。在公元前2世纪出现的书籍中描写过一个具有类似机器人角色的机械化剧院，这些角色能够在宫廷仪式上进行舞蹈和列队表演。18世纪发明的蒸汽机开辟了利用机器动力代替人力的新纪元，使机器人开始由幻想时期转入自动机械时期，许多机械式控制的机器人玩具和工艺品应运而生。瑞士钟表名匠于1768—1774年间设计制造出3个像真人一样大小的写字、绘图和弹风琴的机器人。它们是由凸轮控制和弹簧驱动的自动机器，至今还作为国宝保存在瑞士博物馆内。同时，还有德国梅林制造的巨型泥塑偶人“巨龙哥雷姆”、日本物理学家细川半藏设计的各种自动机械图形、法国杰夸特设计的机械式可编程序织造机等。1893年加拿大摩尔设计的能行走的机器人“安德罗丁”（Android)，是以蒸汽为动力的。这些机器人工艺珍品，标志着人类在机器人从梦想到现实这一漫长道路上前进了一大步。第5章拓展阅读2024年3月30日至31日，中国具身智能大会在上海举行。与会专家认为，人工智能的下一个浪潮是具身智能（embodiedAI）。具身智能下人工智能拥有了身体，人形机器人拥有了大脑。通俗说，具身智能就是具有身体的智能，电脑可视作“没有身体的智能”的代表。作为人工智能进入物理世界交互的载体，具身智能使机器人能够感知、推理并与真实的物理世界进行各类互动，成为人类的重要伙伴和助手，带来巨大便利和效益。如图5-62所示，傅里叶通用人形机器人在展会上亮相，它身高1.65m，体重55kg，全身有44个自由度，对应着44个伺服关节。傅里叶通用人形机器人具有高度仿生的躯干构型，可以快速行走、敏捷避障、稳健上下坡，步速可达到5km/h。还能够结合认知智能，与人协同完成动作。图5-62傅里叶通用人形机器人从深度学习、大模型、ChatGPT到Sora，逐渐逼近通用智能。具身智能不仅是机器学习、自然语言处理、计算机视觉等技术的应用，它是物理世界通过传感器映射到数字世界，使机器人像婴儿一样试错学习的技术。在这里，具身智能不仅要在复杂环境下听到、看到、闻到，还得学会有效整合和理解多模态数据，付诸真实行动。这种智能体更加接近人类的认知和感知能力，离不开传感器奇点、算力奇点、通用智能奇点。大模型出现后，人与机器之间能够进行自然的交互。在专家看来，传统的具身智能，任务和目标是由人来指定的。但是大模型出现后，具身智能有了“灵魂”——软硬件结合后，机器人能听懂人的语言，自主进行空间规划推理、运动，同时具备了泛化的任务分解能力并完成任务。英伟达首席执行官黄仁勋表示，人工智能的下一个浪潮将是具身智能，即能理解、推理并与物理世界互动的智能系统。第6章拓展阅读2024年4月16日，百度创始人、董事长兼首席执行官李彦宏（Robin）在百度CreateAI开发者大会上发表演讲，主题为“人人都是开发者”，他认为大模型和生成式AI将彻底改变开发者这个群体，“AI正在掀起一场创造力革命，未来开发应用就像拍短视频一样简单，人人都是开发者，人人都是创造者。”会上，李彦宏与聊天机器人小度的对话，如图6-20所示。聊天机器人在AI大模型的加持下变得更聪明了。Robin：小度小度。小度：在呢。Robin：今天有什么新闻？小度播3~5条当日新闻快讯。Robin：小度小度，听说你最近长本事了？小度：我不单能陪你聊天，还能做你的AI日程助手。Robin：那我要来考考你了。帮我安排一下日程，今天活动结束后，我会和张总一起用晚餐，之后在酒店有个管理层的会议，大概需要一个半小时，希望10点之前可以结束。明早我准备晨跑，看看天气如何，然后上午8点有个早会，请帮我安排好日程。小度：根据您需求，小度给您制订最优的日程安排如下：您与张总晚餐安排在18:00~19:30，结束后，您将在20:00参加管理层会议，21:30左右结束；明早6点闹钟将提醒您起床去晨跑，跑步时长控制在1个小时以内，确保明早8点早会不迟到。明早天气晴朗，气温25℃，建议您穿短袖外出，做好防晒，您看我能不能当您的秘书，我还有更多新技能呢。Robin：挺好的，很棒。把这些日程同步到我的手机上吧。图6-20李彦宏对话聊天机器人由此可见，小度顺利完成了“换脑行动”，形成了效果、速度和成本的最优组合，用户体验更好了。随着人工智能技术的不断进步，似乎“你只要会说话，就可以成为一名开发者”的时代即将来到，自然语言将成为新的通用编程语言，用语言改变和创造世界。第7章拓展阅读据《科创板日报》2024年2月23日报道，2月22日下午，优必选方面对外透露，其工业版人形机器人WalkerS已经在蔚来的汽车工厂进行“实训”，如图7-40所示。有关技术人员表示，该公司工业版人形机器人WalkerS在新能源车厂的“实训”任务包括：移动产线启停自适应行走、鲁棒里程计与行走规划、感知自主操作与系统数据通信与任务调度等方面。图7-40人形机器人在新能源汽车工厂“实训”场景具体来看，在汽车前后门锁的质检环节，WalkerS搭载了定制化AI质检管理系统，可以对汽车门锁进行实时图像采集与传输，门锁状态无误，WalkerS则会在系统上标注“OK”。安全带检测环节，WalkerS可以将手部翻转180°，下拉安全带，完成6D位姿识别。车灯盖板质检环节，WalkerS同样进行了实时图像采集与传输。最后WalkerS再走到车头前面，贴好蔚来汽车logo（标识）。第8章拓展阅读2018年数博会上展出了全球首款会把脉的中医AI机器人。受检者将双手放在经络检测仪凹下的“手印”中，随即相连的电脑屏上显示出相关数值，一分钟后，一套详尽的经络检测和体质评估报告就出现在屏幕上。它实际上采集的是人体12经络位于手部的反射区的电生理信号，短短的几十秒就可以采集完毕，然后后台对收集的信息进行计算和分析，可以检测出受检者五脏六腑的疾病、体能元气、精神压力、中医的阴阳虚实、心血管等人体各方面的健康状况，并且各个脏腑经络都有精确的数据显示，并快速给出诊断结果以及食疗配方等。中医AI机器人汇集了1100万条中医图谱大数据，1500本中医古籍和文献大数据，10万份中医专家验方大数据，10万条中医脉象、经络、穴位大数据，200万条真实的中医临床大数据，拥有2000套中医食疗餐单，3万套中华美食食谱，4万种中草药库条目。机器人可以望、闻、问、切，宣讲国学、黄帝内经、中医和健康观念教育，如图8-28所示。图8-28会把脉的中医AI机器人中医AI机器人的出现，可以为写字楼、中医馆、药店、康复中心、体检中心、健康食品店和家庭提供更专业的健康食疗服务。为中医的发展注入了新的活力，也为医疗科技的未来带来了无限的可能性。第9章拓展阅读随着人工智能技术的发展，无人机已经在农业植保领域有广泛应用，国内涌现出不少知名无人机品牌。通常植保作业在到达目的地、卸车、安装、调试、加水、加药之后进行，中间还要有换电的工作。作业中有一到两个小时的准备和维护工作。针对这一问题，国外某团队研发了农业植保无人机平台，有效地缩短植保作业中的准备时间。图9-46所示的农业植保无人机平台，采用由皮卡车牵引挂车的模式。植保无人机平台分为上下两层，第一层有两台发电机可以为无人机提供源源不断的电能。近四千升的储水罐可以喷洒三千多亩的土地，旁边配有一个微型的抽水泵，只需打开阀门，就可以抽到无人机上面。在第一层的顶部有两个连接发电机的充电装置，带有散热冷却的功能。第二层是无人机的作业平台，平台前端带有护栏的地方是工作人员操作台。整个二层的飞行甲板采用的是复合材料，相当坚固。图9-46农业植保无人机平台对于美国很多上万亩面积的大型农场，农业植保无人机平台能够高效完成作业。在植保作业需要不断更换作业场地时，皮卡车牵引挂车的模式也较为灵活。美国农业的传统植保模式，都是拖拉机牵引的方式，不仅效率低，而且在土地湿润的地方容易陷车。农业植保无人机平台服务，包括施肥、播种、培养等等，市场的需求空间非常大。第10章拓展阅读在北京的火车站，科技的力量正在以一种全新的方式展现，那就是5G巡逻机器人和客运智能服务机器人的应用。这些机器人不仅提高了车站的安全性和服务质量，还极大地方便了旅客的出行体验。5G巡逻机器人是北京火车站的一道亮丽风景线，如图5-29所示。它们装备有先进的传感器和摄像头，能够在车站内进行24小时的巡逻监控。通过5G网络的高速连接，这些机器人能够实时传输视频和数据，确保安全人员能够快速响应任何突发事件。此外，5G技术还使得机器人能够进行更复杂的数据分析，比如识别可疑行为或者追踪特定的人员，从而大大提高了车站的安全管理水平。图10-295G巡逻机器人与此同时，客运智能服务机器人则为旅客提供了极大的便利。这些机器人不仅能够提供站内导航服务，帮助旅客快速找到候车室、洗手间、商店等设施，还能查询列车的到发时间，让旅客的等待时间更加充实和有序。更重要的是，它们配备了封闭的储物箱，能够为旅客运送重达100公斤的行李。对于那些携带大件行李的旅客来说，这项服务无疑是一个福音。他们只需将行李放入机器人的储物箱内，通过扫描二维码或进行人脸识别，机器人就会自动跟随旅客在站内行走。这不仅减轻了旅客的负担，也使得他们在车站内的