相信前兩天大家的朋友圈都被 Boston Dynamics 的 Handle 機(jī)器人刷屏了：

估計(jì)這一幕會(huì)讓不少讀者回憶起被『終結(jié)者』所支配的恐懼：

↑ 圖片出自科幻電影《終結(jié)者》

然而，作為一個(gè)正奮斗在機(jī)器人研究第一線的博士生，我可以負(fù)責(zé)任地告訴你：完全不用擔(dān)心！

與一般的技術(shù)不同，機(jī)器人涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域更廣，波士頓動(dòng)力只是在控制方面做出了逆天成績(jī)?，F(xiàn)在的機(jī)器人領(lǐng)域還有很多技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決，所以我們暫時(shí)不可能造出科幻電影中的那種通用機(jī)器人。

下面，我就從機(jī)器人研究的幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)明為什么我們不需要擔(dān)心機(jī)器人取代人類(lèi)的事情發(fā)生。

（以下非本人熟悉領(lǐng)域的內(nèi)容均為道聽(tīng)途說(shuō)，如有誤，歡迎在評(píng)論區(qū)指出）

一、硬件、機(jī)構(gòu)：

感謝機(jī)械前輩們幾百年的積累，目前在硬件設(shè)計(jì)方面，實(shí)際機(jī)器人已經(jīng)很不錯(cuò)了。下面是幾個(gè)比較著名的真實(shí)機(jī)器人：

 ↑ （左）波士頓動(dòng)力的Atlas，（中）日本產(chǎn)綜研的HPR-4C，（右）日本東京大學(xué)的Kenshiro

不論是外貌、自由度配置、驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)際的機(jī)器人均有了很不錯(cuò)的成績(jī)。

但是，在能源方面，我們離實(shí)用化還有一段很大距離。現(xiàn)在的移動(dòng)機(jī)器人基本上都需要攜帶一個(gè)巨大的電池，續(xù)航能力也不行。以這次的Handle為例，它的電池約為3.7KW/h，充滿(mǎn)電能行駛約24km，所以這方面只能寄希望于新一代電池技術(shù)的發(fā)明了。

↑ 這次 Boston Dynamics 的 Handle 就背著巨大的電池

二、感知：

這個(gè)包括兩個(gè)部分：
     傳感器
     信號(hào)處理

傳感器：機(jī)器人需要能夠感知周?chē)h(huán)境和自身狀態(tài)，因此需要安裝不同的傳感器。為了對(duì)比，我們看看人體的幾個(gè)主要傳感器：聽(tīng)覺(jué)傳感器（耳朵）；視覺(jué)傳感器（眼睛）；力矩傳感器；皮膚觸覺(jué)傳感器（可以感受到別人觸碰到自己）等。

首先是聽(tīng)覺(jué)傳感器，這個(gè)似乎沒(méi)有什么特殊的，現(xiàn)在的機(jī)器人都可以配備，普通麥克風(fēng)即可。

其次，是視覺(jué)傳感器，現(xiàn)在機(jī)器人的視覺(jué)傳感器應(yīng)該比人眼更高級(jí)：高精度相機(jī)、紅外相機(jī)、深度相機(jī)、激光雷達(dá)等等。沒(méi)辦法，算法不夠，傳感器來(lái)湊嘛。

之后，是力矩傳感器，主要用于檢測(cè)關(guān)節(jié)力矩。有了精確的關(guān)節(jié)力矩才有可能部署一些控制算法、估計(jì)環(huán)境狀態(tài)。當(dāng)然，現(xiàn)在這樣的傳感器也已經(jīng)有了，但就是貴。

最后，也是唯一與人類(lèi)有較大差距的地方，是皮膚觸覺(jué)傳感器：這個(gè)基本上還有很多路要走，不信的話(huà)看看下圖吧。

信號(hào)處理算法：當(dāng)然，這里的信號(hào)處理是廣義的信號(hào)處理，包括普通的濾波、傅里葉變換等，也包括物體識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等人工智能算法。這個(gè)話(huà)題就太大了，而且實(shí)際機(jī)器人在這方面的研究距離實(shí)用的也還比較遠(yuǎn)，我簡(jiǎn)單列幾個(gè)：

物體識(shí)別/語(yǔ)音識(shí)別：當(dāng)然，隨著近幾年深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，我們?cè)谖矬w識(shí)別和語(yǔ)音處理方面的造詣已經(jīng)非常厲害了，但是在實(shí)際機(jī)器人上部署的算法也還比較簡(jiǎn)單（實(shí)際機(jī)器人不僅要識(shí)別物體、還要定位物體）。

↑ 這是 Boston Dynamics 之前發(fā)布的 atlas，依舊是采用二維碼進(jìn)行識(shí)別

語(yǔ)義理解：前面的語(yǔ)音識(shí)別是指根據(jù)聲音識(shí)別出文字，這里則是理解識(shí)別的文字內(nèi)容。我們現(xiàn)在研究的最高水平，可以參考微軟小冰聊天機(jī)器人，基本還是比較笨的。PS：不要跟我說(shuō)什么機(jī)器人『嬌嬌』，那是后面有個(gè)人在遙控。

環(huán)境理解/地圖創(chuàng)建：這個(gè)簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是機(jī)器人對(duì)環(huán)境建模的能力，包括地圖創(chuàng)建等?，F(xiàn)在的機(jī)器人在這一塊還是比較弱的，即使配備了激光傳感器等額外的設(shè)備（人僅靠?jī)芍谎劬Γ?，也只能在一些特定條件下完成地圖創(chuàng)建，而基于地圖的環(huán)境理解也只能算剛起步不久，如下面這個(gè)語(yǔ)義地圖。

↑ 真正的通用機(jī)器人不僅需要能『看到』環(huán)境，還應(yīng)該能『理解』環(huán)境

當(dāng)然，我覺(jué)得之后隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)在地圖創(chuàng)建等領(lǐng)域的應(yīng)用，（考慮到深度學(xué)習(xí)對(duì)環(huán)境理解的能力），這個(gè)領(lǐng)域估計(jì)有可能在十年內(nèi)出現(xiàn)可實(shí)用的技術(shù)。

三、規(guī)劃：

規(guī)劃是指根據(jù)任務(wù)和機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)，計(jì)算出完成這個(gè)任務(wù)的方法。包括且不限于：

任務(wù)規(guī)劃（將大任務(wù)劃分為幾個(gè)小的子任務(wù)）

運(yùn)動(dòng)規(guī)劃（機(jī)械臂或者足式機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡）

路徑規(guī)劃（其實(shí)跟運(yùn)動(dòng)規(guī)劃類(lèi)似，不過(guò)傾向于為移動(dòng)機(jī)器人規(guī)劃形式路徑）

Boston Dynamics 的研究重點(diǎn)一直都是放在控制上，在規(guī)劃等領(lǐng)域并無(wú)成果（至少?gòu)乃麄兎懦龅?a href="http://baoxianwx.cn/video/" target="_blank">視頻中看不出有這方面研究）。

任務(wù)規(guī)劃：舉個(gè)例子，我們想讓機(jī)器人送瓶雪碧，那么機(jī)器人會(huì)將這個(gè)大任務(wù)分解成幾個(gè)子任務(wù)（運(yùn)動(dòng)到冰箱前-->打開(kāi)冰箱-->找到雪碧-->拿出雪碧-->關(guān)上冰箱-->送到人面前），當(dāng)然，可以有更復(fù)雜的任務(wù)。目前，一般是采用MDP或POMDP模型來(lái)描述問(wèn)題，然后用各種規(guī)劃算法求解。總體上說(shuō)，現(xiàn)在的任務(wù)規(guī)劃強(qiáng)烈依賴(lài)于任務(wù)描述方式（人工指定），而且在應(yīng)對(duì)大規(guī)模、不完全可觀等復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，還沒(méi)有可靠的方法。

運(yùn)動(dòng)規(guī)劃：舉個(gè)例子，機(jī)器人面前有一杯水，讓機(jī)器人將手運(yùn)動(dòng)到杯子面前，同時(shí)不能碰到桌子等障礙物。這就是運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)點(diǎn)，生成一系列關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。是的，現(xiàn)在就連讓機(jī)器人拿起面前的杯子這樣的問(wèn)題也還沒(méi)有完全解決。簡(jiǎn)而言之，我們一般是采用基于隨機(jī)采樣的算法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的。隨機(jī)采樣的意思就是：每次規(guī)劃的結(jié)果可能不同，更無(wú)法保證規(guī)劃出的路徑是最優(yōu)的。因?yàn)樽约壕妥鲞@一塊，所以深知其中的坑。就我個(gè)人感覺(jué)，要解決運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題，需要一個(gè)方法論上的創(chuàng)新，拋棄現(xiàn)在這套方法（因?yàn)槿丝隙ú皇沁@樣規(guī)劃的?。?/font>