机器人很有魅力,也很有发展前途。不论是“草蛇”还是上面的那位“美女”,机器人体现出了日本机械制造及AI技术的水平。
机器人动起来的关键
日本机器人产业为何能发展得这么好?
机器人能灵活运转主要仰赖两大支柱——电机和人工智能,而日本这两方面都发展得不错。
先来看日本的电机制造。
行走、运动是机器人最大的特点。比如,本田汽车公司生产的机器人“阿西莫”(ASHIMO)靠双腿行走,村田制作所的“村田顽童”能在一条5厘米宽的轨道上骑车,在平地上更能各处闯荡。
▲左为机器人“阿西莫”,右为“村田顽童”
让机器人动起来,除了提供必要的电力等能源外,最主要的还在于驱动装置,也就是电机。
刚才提到的做“草蛇”机器人的日立,刚开始其实就是生产电机起家的。1910年,日立公司的创始人生产出了具有5匹马力的电机,也正是因为成功生产出了这台电机,才有了办企业的信心。
日立的各种展览会上,必定会把这台现在看起来很笨重的电机拿出来,告诉来看展览的人,自己是一家电机企业。当然,今天的日立,生产的电机各式各样,不仅有能作为发电站引擎的中大型电机,也有小型的微型产品。而有了丰富的电机产品,生产起机器人来,驱动装置就有了保证。
除了日立外,日本生产机器人的企业很多都有较强的电机研发及制造能力。
比如,安川电机本来就是电机的专业厂家。早在1977年,安川电机公司就研制出了日本第一台全电动的工业用机器人——“莫托曼”1号。但这里说的机器人(Robot),翻译成“机器手”更容易让人理解。
▲图为“莫托曼”机器人
安川的机器人主要用在了汽车等行业的组装线上,可以从事焊接、装配、喷漆等自动化工作,再以后该公司开发的搬运机器人,也广泛用在了日本的工厂里。与其说安川电机在机器人生产方面具有很强的技术,不如说该公司研发的各种电机,被很好地利用在了相关机械领域。
目前日本机器人企业的情况是,日立、安川电机、发那科等形成了一个矩阵,几乎能提供工业生产上的所有自动化(机器人)设备。
而这些企业的共同之处在于,他们都具有超乎其他国家企业的电机生产能力。没有强大的电机制造能力,想在机器人方面占领先机,会有较大困难。
如何让机器人有“脑子”?
有了电机驱动的机器人,目前主要用在单纯反复的制造工序中。生产线上的机器人(或者机器手),根据指令完成重复性工作,从车辆焊接等工序看,一个机器人所完成的工作,在很多方面已经超过了普通工人,能先后完成几个部位的焊接,其生产质量也非常有保证。
然而,机器人在这样的生产中贡献的也只是自己的“蛮力”,如何让机器人也拥有“脑子”?
这就要靠人工智能(AI)技术的积累,人工智能技术让机器人向深度学习,具有一定判断能力这一方向迈进。
在当前,机器虽不能完成独立思考,但进行深度学习后,便具有了相当的预测能力,甚至能拿出对相关问题的解决方案。这些在今天已不足为奇。比如,人与计算机“阿尔法狗”的比赛,计算机胜过围棋高手的原因就在于大量使用了人工智能技术。
▲阿尔法狗(AlphaGo)是第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜围棋世界冠军的人工智能程序。
要把人工智能技术应用到机器人那里,使其具有“大脑”,主要实现三个方面:
一是可视化,将面部识别、群体行动分析、物体指纹、光学震动分析及声音感情识别等可视化,也就是数据化;
二是分析,等声音、感情等变成数据后,计算机便开始进行分析,包括文本含义的识别、异类混合机构学习、不变量分析等专业内容;
三是预测及处理,有了分析结果后,进入到预测及处理阶段,这时自律适应控制、预测性决策优化等一系列工作均由计算机完成。
在这个过程中,越是有大量积累,就越能让人工智能具有致胜的条件。比如,我们已经积累了足够多的围棋棋谱,所有棋谱被输入计算机后,在与围棋高手的对弈中就很容易预测出围棋手下一个动作,并作出围堵决定。
日本的机器人企业,除了在驱动方面具有电机优势外,IT及人工智能处理能力也较高,也是其机器人产业能够超过他国的重要保证。
目前,人工智能技术在日本生活及生产中的使用,大致分为两个部分:一部分是对话型的技术,再一个是通过深层学习,能够找出相关规律的智能技术。
在羽田机场看到的EMIEW机器人,采用了对话型技术。不论是被提什么问题,机器人都会从运算平台中已经设定的答案中找出一条后,拿来回答提问。
而具有搜索大数据能力的机器人已经开始在日本开发,今后将用在与儿童、老年人的对话上,特别是对孤寡老人的照护,这种具有对话能力的机器人,能够提醒老人吃饭、服药,能在老人寂寞的时候找一些老人喜欢的话题唠嗑。随着日本及世界各国都已经出现老龄化现象,老人生活中需要一定规模的这种机器人。
▲电影《机器人与弗兰克》剧照
日本厂家在相关机器人的开发上,没有停留在为旅行者提供购物、指路这个水平上,更多地把资源集中到了陪护老年人、儿童教育等领域。机器人依旧保留着机器人的样子,但更是老人手中的拐杖、儿童身边的玩具,只是这里加入了很多人工智能技术,有了这些技术,部分解决了人手不足,照护者经验不够丰富等问题。
除此之外,人工智能在工业上的用处会更大更多。比如做一项分析实验,将几种不容的溶剂混合到一起,要达到充分均衡的状态,需要搅拌多少次?通常人们只有一个经验性的数字,有了人工智能技术后,机器从数亿以上的数据中,找出各种试剂最佳融合条件,各种试剂的条件组合在一起后,人工智能技术再给出最佳搅拌方式。这极大地避免了因为搅拌次数不够而造成实验效果不佳的情况。过多搅拌是一种对时间和能源的浪费,而人工智能就能很好地解决相关问题。
物联网中的“物”与“联”
除了人工智能技术,在物联网(loT)方面,日本也有其自己的特色,只不过目前还处于摸索阶段,推广手段、商业模式最终将以何种形式稳定下来,目前还看不太清楚,但物联网方向已定,特别在生产方面打出特色,是日本的既定方针。
从东京一路北上,到了茨城县一个汉字写“常陆”但发音为“Hitachi”的地方,那里有日立建机临港工厂,有他们设计的物联网平台。库叔看到,在一块需要土建工程的地块上,技术人员先是放飞了大疆无人机,无人机装载的手机,将需要从事工程建设的地块,用拍照的方式将图像传了回来。很快在电脑上打出了3D地图。需要挖掘的土方,工程作业后的土方的坡度,对于工程中挖掘出来的残土该使用多少卡车搬运,何时到工地等等,通过物联网平台很快就安排妥当。
物联网平台上的数据传到挖掘手的手机上,同时在挖掘机的显示屏上也显示了相关数据。每台挖掘机的作业面积、进度等均有详细指令。过去新手和老员工的进度会有不少落差,但使用了物联网平台后,挖掘机的挖掘角度是按物联网平台上给出的指令工作的,几乎不存在挖掘机操控手因其对技术的掌握情况不同,而出现工程进度不一、工地管理紊乱的情况。是物联网将工程技术、作业管理等等全部连在了一起,节约了大量的人力成本,让工程进度有了保障。
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