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)都會想起“變形金剛”。我們在享受“變形金剛”帶給我們的快樂童年的同時，有沒有意識到機(jī)器人的發(fā)展背后蘊含的數(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)傳在西周時期，我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，可算是我國最早記載的機(jī)器人。春秋后期，著名的木匠魯班，曾制造過一只木鳥，能在空中飛行且“三日不下”。公元前2世紀(jì)，亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人——自動機(jī)。它是以水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌呢。

機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人的問世，都是近幾十年的事?，F(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計算機(jī)和自動化的發(fā)展。可以說美國是現(xiàn)代機(jī)器人的誕生地，早在1959年就研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人，比起號稱“機(jī)器人王國”的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，美國現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國。我國在建國初期的“七五”計劃中把機(jī)器人列入國家重點科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽建立了全國第一個機(jī)器人研究示范工程。1986年3月開始的國家863高科技發(fā)展規(guī)劃已列入研究、開發(fā)智能機(jī)器人的內(nèi)容。

2013年7月，美國武器合約商波士頓動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，兩腿分開從陷阱兩邊走過，然后跑上樓梯，單腿站立，被從側(cè)面而來的球重撞而不倒。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?？茖W(xué)家說人形機(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性，比如說像排雷作業(yè)或者爆炸物的排除等等。

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

時至今日，機(jī)器人已經(jīng)可以被“人工智能”（Artificial Intelligence，簡稱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)大的動力?；蛘哒f，人工智能是數(shù)學(xué)理論最好的實際應(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)器人在行走和活動過程中，世界坐標(biāo)系一般是固定不動的，只有局部坐標(biāo)系隨著機(jī)器人的運動而運動，每一個局部坐標(biāo)系中都有一個變換矩陣，機(jī)器人的每一個活動都是矩陣在作變換。

人工智能正悄無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，也可能會給我們的生活帶來一些未知的負(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）可能會給我們整個人類帶來一定的危險，還有可能會打亂人類的原有生活，因為有了方便的仆人也有可能造就更多的懶人，甚至人類的退化。不是嗎？