MIT教授:10美元,两个小时,如何亲手打造一台属于你的机器人

MIT教授:10美元,两个小时,如何亲手打造一台属于你的机器人

以下内容根据 MIT 计算机科学与人工智能实验室总监 Daniela Rus 在 GIF2016 极客公园创新大会「 X 论坛」上的演讲整理而成。


我们看过很多关于机器人的电影,无论是《终结者》还是《星球大战》,这些电影里的机器人都是「有创造性的」,不过我们现实中的机器人并非如此,现实中,机器人往往是帮助人类做生硬和重复性劳动(Robota)的工具。

而我们对于机器人的争论也一直没有停止过,有人担心机器人在未来有可能会取代人类的工作,Stephen Hawking(霍金)和 Elon Musk(马斯克)都表达过类似的担心。有时候机器人的确会做出一些出乎我们意料的决定,不过这是因为我们设计的算法太过复杂,以至于我们自己都没想到机器人可以这样做。

我们设计了很多功能强大的机器人,有的机器人可以帮助医生完成困难的手术,有的可以帮助我们探索太空,还有很多种机器人可以帮助我们制造某些东西。机器人可以分为「身体」和「大脑」两部分,「身体」就是机器人的实体形态,这种形态和具体要完成的任务相关,并通过传感器来收集具体数据。「大脑」是机器人的控制系统,我们通过开发算法分析传感器的数据,让机器人的「身体」来完成某些工作。

无人驾驶汽车

我想和大家分享下我们在新加坡做的无人驾驶汽车项目。

现在很流行共享自行车的概念,为此我们建造了很多用于停放自行车的停车站,不过由于很多时候大家都去一个地方,所以有些停车站的自行车数量会变得很少,而有些停车站经常会停满自行车。为了保证自行车停车站的正常运行,我们必须要专门雇佣工作人员来调配自行车,把多的自行车转移到自行车少的地方去。

不过我们认为可以通过机器人无人驾驶的方式来解决这个问题,这也正是我们在新加坡所做的事情。背后的理念是这样:如果你告诉这个机器人「我要去极客公园」,机器人控制的无人驾驶汽车把你带到这里,你直接下车就好了。这时候机器人会和系统内的其他无人驾驶汽车进行「交流」,然后在这些无人驾驶汽车中选择最合适的车辆前往下一个乘客的约定地点。

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上面这张图就是这种无人驾驶汽车的设计。和其他机器人一样,从大的方面来看,这辆车也有大脑和身体两部分组成,具体来看,车上有数个传感器以及激光雷达、相机、头顶监测器等设备。我们为它开发了专门的「SMART」算法,告诉它应该开到哪里,同时确保它不会撞到障碍物,当然,我们还必须确保它不会碰到行人,在行驶过程中,它还可以和其他的无人驾驶汽车进行交流沟通,选择最优路线。

我们在新加坡的一个中式花园内对我们的无人驾驶汽车进行了实际应用测试。虽然这个中式花园的路况相对来说没有特别复杂,但也可以一定程度上模拟城市的驾车环境。在这个过程中,乘客可以提前预定自己要去的目的地,然后无人驾驶汽车会自动在约定地点等你并把你带到目的地,在那之后,这辆汽车会和它的汽车「同伴」沟通,根据其他乘客的需求来决定下一个要去的地点。在 6 天的时间里,这些无人驾驶汽车累计行驶了 360 公里,帮助 500 名乘客到达他们的目的地。

为机器人的开发「细胞」

设计制造机器人是一件异常费时费力的事情,除了需要很多科学家的参与,我们还需要花上很长时间为机器人编写算法,有没有更快更有效的办法呢?

我们知道,人体是有无数个细胞组成的,那么我们能不能设计一种机器人的「细胞」,然后用这些「细胞」组成需要的机器人呢?

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我们在 16 年前就提出了这种想法,我们希望通过开发上图中这样的绿色方块,它们是一个个通用的模块,通过控制这些模块,我们就可以把它们「组装」成需要的机器人。在过去的一段时间里我们也取得了一些进展,我们在正方体内放进一个转轮,通过转轮的旋转,来让这些正方体可以相对自由的「运动」,再配合相对应的算法,让这些正方体可以自己组成我们想要的形状。虽然这和最初的设想还有一定的距离,但我们已经在研究道路上走出了重要一步。

花两个小时为自己制造一个机器人

为机器人「创造」细胞的方法可能还需要一段时间,不过我们已经设计了一种成本更低的制造机器人的方法。使用这种方法,只需要花 10 美元的成本,然后用两个小时的时间就可以打造出自己的机器人了。

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我们使用了一种特殊的三层结构的材料 (如上图),中间一层材料具有伸缩性,上下这两层材料中间都有一段缝隙,通过调整这两个缝隙的大小然后把缝隙「拼接」起来,通过这种方式,我们可以把这种材料调整到我们想要的角度。使用这种材料,我们就可以创造出想要的 3D 物体形状。

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如果我们想「创造」一只兔子,我们需要先对兔子进行 3D 建模,把兔子变成一个个不同角度的平面,随后把这些平面展开,然后我们就可以使用 3D 打印等技术使用上述的材料做出我们想要的兔子形状了。在配合我们设计的机器人编译器和控制模块,我们就可以控制它了。(更多的技术细节可以留意我们随后上线的演讲视频)

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使用这种方法,我们已经成功做出了很多机器人,如上图中的爬行的机器人。

机器人会成为下一个个人电脑

上世纪 90 年代,Mark Weise 说过:「最深奥的技术是那些感觉不到存在的技术,这些技术自如地融入到日常生活中,不知不觉成为生活的一部分。」在过去二三十年里,个人电脑已经做到了这一点,而在未来的几十年里,下一个能做到这一点的可能就是机器人。

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在智能手机上,我们的每一种需求几乎都可以找到一款对应的 App,未来的机器人可能也会是这样,我们可以为自己的每一个需求都「制造」出一个机器人,机器人会变得像现在的手机 App 这样普遍。

机器人「长得」不应该像人

演讲结束后,Daniela Rus 接受了地平线机器人科技创始人余凯的采访,以下内容节选自采访内容。

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余凯:机器人未来会变成什么样子呢? 会不会变成越来越像人?

Daniela Rus:有很多机器人看上去和人长得很像,但很多情况下,我们需要根据具体的任务和用途来设计机器人的外形,比如要穿过隧道的话,人的形状就不合适,最好是蛇的形状。类似的例子还有很多,不同的任务要求不同的外形,我们要有针对性的进行设计,不能说一种机器人就能够适应所有的情况。

余凯:我在这个行业工作很多年,同时支持过很多美国大学和中国大学的机器人研究项目,您觉得企业和大学之间最好的合作模式是什么?

 Daniela Rus:首先当然是钱越多越好,这是做研究非常重要的一部分,但还有很多价值是在大学和产业之间的,这就需要更长的时间线。企业可以帮助大学了解行业的发展趋势,这反过来对企业本身也有好处,同时研究者也不要仅仅去考虑理论,而是了解理论背后的实际应用,想想哪些更有助于实际生活、让研究贴近生活。

余凯:企业会更看重短期利益,因此很难寻求这样一种平衡,如果企业对你们的研究有太多干预肯定也是不太合适的吧?

Daniela Rus:没错,所以要找到最好的平衡。很多公司很看重产品的业务模型或者公司层面如何去盈利,但是除此之外我们还需要更加看重长期利益的公司。

余凯:如果有一天技术发展到甚至超越人的大脑,会对人类本身反过来造成一种威胁。正如您刚才提到的霍金也曾经谈过对未来的看法,您如何看待这种观点呢?

 Daniela Rus:我并不担心,每一种新技术的发展我们必须制定相关的政策,技术可以用于做好事,也可以用于做坏事。虽然现在真正的机器人还没有像小说里那样科幻,但不可否认的是,机器人在完成某些方面已经超过了人本身,它擅长计算、它擅长搬运一些很重的物体,这些往往是人力所不能的。不过机器人也是有很多局限性的,它们无法独立的思考问题,对于那些需要想象力、创意,或者需要分析、归纳的任务,机器人是无法完成的。

无人驾驶MIT机器人
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