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机器人的历史:从公元前4世纪到今天以及更远的时间,探索机器人的悠久历史。

几个世纪以来,机器人一直吸引着人们,使人们着迷—从古代石go传说到现代科幻小说。尽管“机器人”一词最初是由卡雷尔·卡佩克(KarelČapek)于1920年提出的 ,但发明家自至少早在公元前4世纪就一直致力于制造自主机器。

几个世纪以来,机器人一直吸引着人们,使人们着迷—从古代石go传说到现代科幻小说。尽管“机器人”一词最初是由卡雷尔·卡佩克(KarelČapek)于1920年提出的  ,但发明家自至少早在公元前4世纪就一直致力于制造自主机器。

如今,机器人已广泛应用于各个行业,从汽车制造到进行外科手术,应有尽有。根据国际机器人联合会(International Federation of Robotics)的数据,2015年,全球有163万台工业机器人在运行,并且这一数字每年都在稳定增长。

这是关于机器人技术如何从公元前400年的早期构想发展到如今的全球资源的简要历史。

机器人到底是什么?

在深入了解机器人历史之前,可能值得花一点时间来讨论“机器人”的实际含义。 “ 一种可重新编程的多功能机械手,旨在通过各种编程动作来移动材料,零件,工具或专用设备,以执行各种任务。” – 美国机器人学会。“类似于生物的机器,能够独立移动(例如通过在车轮上行走或滚动)并执行复杂的动作(例如抓握和移动物体)。”并且:  这种机器的外观和行为类似于人类或动物。”

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“任何 可以代替人工的自动操作的  机器,尽管它在外观上或外观上可能不像人类,或者以人性化的方式执行功能。从广义上讲,  机器人技术  是 处理机器人的设计,构造和操作的工程  学科。”

正如我们所看到的,这些定义都同意机器人是某种形式的机器,可以是不是人形(或动物)形式,并且可以被编程为执行专门的任务或一组独立于人类的任务相互作用。 

大多数现代示例都倾向于以外部控制设备或集成在机器人本身中的控制设备为指导。它们可以是完全自主或半自主的,范围从工厂车间相当简单的制造设备到本田或Boston Dynamics等公司制造的超复杂机器人。 

术语“机器人”可以追溯到捷克作家KarelČapek 创作的剧本RUR(Rossum的通用机器人)。这个词本身具有  斯拉夫语的词根,起源于“ robota”一词,大致意思是“奴役”,“强迫劳动”或“苦工”。

这本书是关于一家名为Rossum的Universal Robots的公司的,该公司使用最新的生物,化学和生理知识与技术大规模生产工人。 

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这些工人缺乏“灵魂”,没有爱心,没有感觉,但是能够执行人类不想做的任务。 根据历史学家的说法,Capek最初想称这些工人  为拉丁语,称其为“疲劳”,但认为听起来有些过于古板。他的兄弟约瑟夫(Josef)建议,也许他应该改用英语中的roboti或“ robot”。 

什么是类人机器人?

类人机器人就是类似人类的机器人,按今天的标准通常被认为是机器人的东西。

但是,当大多数人想到机器人时,它们也会立即从舞台和银幕上变出许多类人机器人中的任何一个。虽然是科幻小说和电影中的常见主题,但现实才真正开始追上幻想。进入未来,类人机器人通常可以通过模仿人类的动作和互动来扮演专业服务机器的角色  。 如今,那些正在运行的设备通常主要用于以节省成本和提高生产率的方式来自动化任务。

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“ 类人机器人市场有望实现显着增长。预计到2023年,类人机器人市场的价值将达到39亿美元,在2017年至2023年之间的复合年增长率(CAGR)达到惊人的52.1%。

在所有类型的类人机器人中,预计双足机器人将在预测期内以最快的复合年均增长率(CAGR)增长。人形机器人市场的迅速扩展主要归因于这些机器人的能力快速提高,以及它们在日益广泛的应用中的生存能力。”- 机器人工业协会。 

目前,有人形机器人被用于诸如检查,维护和灾难响应之类的用途。他们以这种身份减轻了人类工人的潜在困难,更不用说危险的任务了。它们还用于执行要求精确的重复性任务-机器人不会感到疲劳或需要休息,因此在许多此类任务上,它们都比人类更有效率。

机器人还可用于在人类难以行走的地方(例如太空)执行例行任务。还希望它们在不久的将来能用作老年人和体弱者的伴侣,并在面对客户的角色中充当指导或接待员。 

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在这些角色中,类人机器人将能够自动执行人类当前需要执行的许多不同工作,而这些工作可能过于冒险或劳动密集型。随着技术的不断完善,类人机器人的作用只会不断扩大。 

古代机器人:阿奇塔斯的鸽子,克特西比乌斯的漏壶等等

机器人技术的最早起源可以追溯到古希腊。亚里斯多德(Aristotle)是我们认识到的第一批伟大的思想家之一,他们考虑了自动化工具的可能性。

第一个自动机是 由塔伦图姆的阿基塔斯(Artytas)于公元前400年设计的,他如今被认为是数学力学之父。阿奇塔斯的“鸽子”是一台蒸汽动力的自动飞行器。它的木质结构是基于鸽子的解剖结构,并且包含一个用于产生蒸汽的密封锅炉。

从理论上讲,蒸汽的压力最终将超过结构的阻力,从而使机械鸟能够飞行。

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公元前250年,Ctesibius创建了一个漏壶,即水钟,装有许多精致的自动机。尽管那时水钟已经使用了几个世纪,但正是在这一时期,希腊和罗马发明家开始使用钟,锣和移动小雕像等功能来更新钟的基本设计。

Ctesibius的设计允许将小东西落在响亮的锣上,有效地使其成为第一个闹钟,以及早期自动机设计的一个例子。 

但是,不仅仅是古老的希腊人和罗马人在尝试机器人技术。有古代中国的自动贩卖机记载,如公元前3世纪撰写的《道教》《列子》中的一段话  。这段文字是这样描述的 为周王表演的唱歌和跳舞机器人。根据文字显示,该机器人是由一位名严氏的发明家用木头和皮革制成的。

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11世纪至15世纪:人形机器人和达芬奇的骑士

这个时期最重要的发明家之一是伊斯兰工程师和数学家伊斯梅尔·贾扎里(Ismail al-Jazari),他住在美索不达米亚上城,创造了许多机械设备。

贾扎里(Al-Jazari)被誉为分段齿轮的创造者,被许多人认为是自动机之父。他的许多机器人作品都是由水驱动的,包括从自动门到可以补充饮料的人形自主女服务员的所有东西。

贾扎里的影响力在达芬奇的后期作品中尤为明显。1495年,意大利著名画家和画家设计了一个自动骑士,该骑士配有一系列皮带轮和齿轮,可以移动手臂和下巴,也可以坐下来。

达芬奇自己对人体解剖学的研究以多种方式告知了该类人机器人,并且显然是达芬奇的赞助人Lodovico Sforza在聚会上用作娱乐活动。

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16世纪至18世纪:飞行机器人和音乐自动机

在16至18世纪,娱乐机器人的创建变得更加流行。尽管创建这些自动机是为了娱乐,但重要的是不要过分对待它们的设计。这些设备中使用的许多技术为后来更复杂的机器铺平了道路。一个这样的创造是铁雕,由德国数学家约翰内斯·穆勒·冯·柯尼斯堡(又名Regiomontanus)制作。关于雷吉欧蒙塔努斯之鹰的建造,除了由木头和铁制成并在1530年代的某个时候建造之外,人们对其了解并不多。

1708年,作者约翰·威尔金斯(John Wilkins)写了一个关于机器鹰的记载,声称它已经飞来迎接普鲁士皇帝,然后返回了雷吉蒙塔努斯。冯·柯尼斯堡(VonKönigsberg)也被认为创造了能够飞行的机器人苍蝇。

这次创造娱乐性机械机器的另一个关键人物是雅克·德·沃坎森。1737年,沃坎森创建了长笛演奏家 -一种与真人大小一样的人形自动机,可以在长笛上播放多达12首不同的歌曲。

自动机使用一系列风箱“呼吸”,并具有可移动的口和舌,可改变气流,从而使它弹奏乐器。 

沃坎森最令人难忘的成就是他的《消化鸭》。鸭子不仅以看起来像吃东西和便便的有趣设备而闻名,而且通常被认为是第一个利用橡胶管的设备。 

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19世纪:下象棋的机器和早期的语音实验

19世纪,自动机的受欢迎程度随着旅游景点和古怪景点的激增而飙升,这些景点被用来吸引并启发全球的观众。当时流行的自动机类型是下棋机器人。

这些作品中最著名的是由沃尔夫冈·冯·肯佩伦(Wolfgang von Kempelen)于1770年代建造的“土耳其人”,巡演到1854年。尽管看起来土耳其人会下棋,但该设备被证明是欺诈行为-实际上是由藏在盒子里的棋手。

尽管对土耳其人和类似设备进行了精心设计,但中心思想为真正的象棋游戏机提供了灵感,该游戏机将在20世纪初问世。

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Euphonia是一种19世纪非凡的机器,它绝不是骗局,它是一种通过早期形式的文本语音转换技术进行操作的说话唱歌机器人。Euphonia由奥地利数学家和发明家Joseph 创造。

该机器具有与键盘相连的人性化女性化面部,可以从该面部控制嘴唇,下巴和舌头。波纹管和象牙簧片提供了机器的声音,并且可以通过拧在鼻子的鼻子上来改变音高和重音。 

Euphonia是Faber 25年工作的高潮,并于1846年首次向观众亮相。可悲的是,维多利亚时代的观众对机器的呆呆凝视和诡异,低语的声音感到不安,并且该设备逐渐变得晦涩难懂。

20世纪初:El Ajedrecista,Eric和Gakutensoku

虽然The Turk被揭露为欺诈行为,但20世纪初见证了第一批真正的下象棋机器人的诞生。El Ajedrecista(直接翻译为“国际象棋玩家”)由Leonardo Torres y Quevedo于1912年左右建造,是第一个真正的下象棋机器人,并且被某些人认为是电子游戏的前身。

该设备能够对付人类对手进行特定的残局(国王和鲁克对国王),并具有电路和移动碎片的磁铁系统。它于1914年在巴黎举行的世界博览会上首次亮相,引起了极大的兴奋和好评。

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1928年,第一台英国机器人Eric诞生了。埃里克(Eric)由工程师艾伦·雷弗(Alan Reffell)和第一次世界大战的老将威廉·理查兹(William Richards)上尉创建。机器人可以由两个人操作,可以移动其头部和手臂,并可以通过实时无线电信号讲话。

埃里克(Eric)的动作受到一系列齿轮,绳索和滑轮的控制,据报道,该机器人从嘴里吐出火花。为了向Čapek的剧本  致敬RossumoviUniverzálníRoboti 首次正式创造了“机器人”一词,而Eric的胸口上刻有RUR字母。

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第二年,日本第一台机器人Gakutensoku首次亮相。Gakutensoku由生物学家Nishimura Makoto于1929年左右建造,高7英尺(2.1米),可通过头部齿轮和弹簧的运动改变面部表情。

Gakutensoku的最大成就是其写汉字的能力。可悲的是,该机器人在德国巡回演出时失踪了。 

1940年代:阿西莫夫的机器人定律和第一个人工神经网络

1920年代,虽然出现了“机器人”一词,但直到艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)在1942年的短篇小说《  逃跑》中才出现了“机器人”一词。在这个故事中,阿西莫夫(Asimov)阐述了他著名的机器人三定律 -机器人不得伤害人类;机器人不得伤害人类。他们必须服从人类的命令;并且他们必须保护自己免受威胁,前提是他们的自我保护不会违反前两个法律。

尽管被写为小说,但这些法律为围绕机器人和自主技术的许多道德问题提供了基础,并且至今仍在提及。1940年代还见证了第一个人工神经网络的创建。1943年,沃伦·麦卡洛克(  Warren McCulloch)和沃尔特·皮茨(Walter Pitts)提出了第一个 使用电路的神经网络数学模型  ,以更好地了解神经元在大脑中的运作方式。 

由于使用了人工神经网络,他们的工作为首批能够显示复杂行为的自主机器人铺平了道路。在1948年和1949年,神经生理学家  威廉·格雷·沃尔特(William Gray Walter)创建了两个这样的机器人,分别称为Elmer和Elsie,以帮助他了解大脑的功能。机器人被称为“乌龟”,可以响应并朝着灯光移动,在电池电量不足时将自己引导到充电站。 

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1950年代:《图灵测试和统一》

机器人技术史上的另一个里程碑式事件发生在1950年,当时艾伦·图灵(Alan Turing)概述了他对机器人工智能的测试。图灵测试已成为AI的基准,因为它可以衡量机器的智能在何种程度上与人类的智能相等或无法区分。

测试的最简单形式是确定机器是否可以思考。他的工作为1956年在达特茅斯学院建立人工智能领域创造了必要的框架。

1950年代,第一台工业机器人Unimate诞生了。Unimate的专利由George Devol于1954年申请,其机械臂具有运输压铸零件并将其焊接到位的能力。革命性的设备很快将改变制造业的面貌。

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1960年代:工业机器人革命 

在1961年Devol获得Unimate的专利后,机器人在工业环境中的应用迅速发展。同年,通用汽车在新泽西州尤因市的装配线上安装了Unimate。在通用汽车公司的Unimate成功之后,它于1966年开始全面生产。

在1960年代,对Devol的工业机器人手臂的核心思想进行了许多创新和扩展。1968年,麻省理工学院AI实验室的共同创始人马文·明斯基(  Marvin Minsky)创造了“触手” ,这是一种由液压驱动的12关节机器人手臂,可以通过操纵杆进行控制。

Minsky的机器人触手足以结实地举起一个人,可以轻松地绕过障碍物。他的研究为当今出现的许多软机器人创新铺平了道路。 

1969年,Victor Scheinman创建了Stanford Arm,这是一种机器人手臂,被认为是最早完全由计算机控制的机器人之一。这是一个巨大的突破,当时Unimate是通过磁鼓操作的。

Scheinman’s Arm具有六个关节,完全由斯坦福大学的人工智能实验室制造。斯坦福大学的Arm尽管主要用于教育目的,但它标志着可通过计算机控制的工业机器的重大突破。 

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1970年代:WABOT-1,工业创新和太空机器人

1970年代初,世界上第一个全尺寸拟人化机器人WABOT-1面世。WABOT-1是1967年WABOT的后续产品,由东京早稻田大学的加藤一郎创建。

WABOT-1具有视觉和肢体控制系统,可以导航并自由移动。它甚至可以测量物体之间的距离。它的“手”具有触觉传感器,可以抓握和运输物体。

据估计,它的智能也相当于一个18个月大的人,  并标志着类人机器人技术的巨大突破。1970年代也见证了工业机器人技术的发展,1973年,德国库卡公司发布了FAMULUS,这是第一台具有六个机电驱动轴的工业机器人。次年,理查德·霍恩(Richard Hohn)开发了第一台由小型计算机驱动的工业计算机-Tomorrow Tool,即T3。

1978年,创建了SCARA  (选择性依从装配机械臂)。该臂由山梨大学教授牧野宏志(Hiroshi Makino)开发,可沿四个轴移动,并在1980年代初成为装配线的常用固定装置。

最早登陆火星的机器人是维京1号和维京2号,它们于1976年降落在红色星球上。这两个机器人均由放射性同位素热电发电机提供动力,它们通过from的decay散释放出热量。 尽管两个维京人收集的数据都模棱两可,但它们是我们今天所知的火星探测器的官方先驱。

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1980年代:家用机器人,加拿大军队和成吉思汗

直到1980年代,机器人才正式进入主流消费市场,尽管大多数情况下它们只是简单的玩具。这些机器人玩具中最受欢迎的玩具之一是TOMY 的Omnibot 2000。

Omnibot 2000是远程控制的,并配有用于提供饮料和小吃的托盘。在此期间,另一个备受追捧的机器人玩具是任天堂的ROB或机器人操作伙伴。ROB作为Nintendo Entertainment System的机器人第二播放器销售。它可以响应六个不同的命令,这些命令通过CRT屏幕上的闪光灯进行通信。 

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上世纪80年代,工业机器人领域有了进一步发展,福特在全球的装配线中增加了数百台机器人。在福特嘉年华是值得注意的是在其防腐密封胶由机器人注入世界第一的汽车之一。 

随着1981年在哥伦比亚航天飞机上发射“ 加拿大航空”,机器人也继续在1980年代穿越宇宙。加拿大制造的机械臂长50英尺(15.2米),有六个关节。它可以由控制站的一名机组人员控制,并在服役期间成功执行了90次任务。

1989年的成吉思汗经常被认为是现代历史上最重要的机器人之一,它是由麻省理工学院的研究人员制造的六足机器人。由于其体积小,材料便宜,成吉思为缩短未来太空机器人设计的生产时间和降低成本而倍受赞誉。它由12个伺服电机和22个传感器组成,可以穿越岩石地形。

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1990年代:射波刀,旅居者和AIBO

1990年代初,机器人带着射波刀进入手术室,射波刀是一种可以手术治疗肿瘤的放射外科系统。射波刀是由斯坦福大学神经学教授约翰·R·阿德勒(John R. Adler)开发的,是一种非侵入性的手术工具,可以通过狭窄聚焦的辐射束跟踪和靶向肿瘤。

到2010年,更新的射波刀已  在斯坦福癌症中心的所有治疗方法中使用了5%。1996年,旅居者号成为第一辆送往火星的漫游者。小型轻巧的机器人由探路者带到火星,并于1997年7月成功着陆在行星表面。

在火星停留期间,旅居者探索了2,691平方英尺(250平方米)的土地并拍摄了550张照片。由于Sojourner收集的信息,科学家能够确定火星曾经有过温暖潮湿的气候。

旅居者的成功标志着NASA对火星的又几次飞行任务的开始。

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1990年代后期,出现了20世纪最具标志性的机器人之一-索尼的AIBO机器狗。AIBO于1999年发布,是首批进入消费市场的机器人宠物之一。

购买机器人后,AIBO可以响应语音命令并追赶一个粉红色的球。今年早些时候,索尼发布了经过改进的21世纪AIBO,该设备配备了两个摄像头和空间映射功能。

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21世纪:当今机器人的状态

尽管距本世纪仅20年,但机器人技术已经发展到可以塑造我们众多技术前景的地步。现在,许多房屋都有自己的Roombas-机器人吸尘器,可以自动清洁地板。

我们还看到了自主或半自主无人机在从军事到家庭交付的各种应用中的应用。还开发了其他机器人来帮助我们在家中,包括将米其林之星烹饪专家带到您附近的厨房或餐厅。 

在过去的几年中,已经进行了许多具有里程碑意义的创新,以至于它们很容易保证自己的文章。但是,在讨论近年来的机器人成就时,尤其不要提及两个机器人-Sophia和Boston Dynamics Dog。

几年前,索菲亚(Sophia)成为头条新闻,她成为第一个被授予国籍的机器人。由Hanson Robotics创建的Android机器人于2017年10月获得沙特阿拉伯国籍。

第二个月,她被任命为联合国开发计划署创新冠军,成为第一个获得联合国头衔的非人类。索菲娅(Sophia)的AI基于云,可以进行深度学习,并且她可以识别和复制各种人类面部表情。

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波士顿动力已被媒体誉为现代机器人技术的领先开发商。也许他们最著名的机器人是“波士顿动力狗”(BigDog),该机器人在2005年的首次亮相中就引起了全世界的关注。它被设计成一种可以为军事用途负担的机器人野兽,其身上装有50个传感器。它能够承载高达340磅(150公斤)的重量,并且可以以惊人的4 mph(6.4 km / h)的速度运行。

最近,波士顿动力(Boston Dynamics)推出了另外两个吸引人的头条新闻机器人-MiniSpot和Atlas。MiniSpot是可以自行打开门的自主机器人狗,而Atlas是可以运行和跳过障碍物的复杂拟人化机器人。

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谷歌还在研究可以教机器人如何像真实动物一样运动的人工智能。使用增强学习(RL),一旦下载到四足机器人,Google的AI便可以模仿狗的活动方式。 

其他研究人员也在研究新颖的方法来构建软机器人来完成各种任务。一个团队已经开发出具有柔性刺的软机器人,据称它们可以像真正的猎豹一样快地运行。

正在开发其他可以防止伤害人类同事的软机器人; 协助疾病研究;进入那些难以到达或危险的地方;并可能在太空或其他世界部署。

研究人员还在研究新型机器人  ,这些机器人实际上可以“吃掉”金属以产生自己的能量。对于未来的机器人来说,这是一个潜在的巨大发展,并且可以使它们摆脱电池和其他外部电源的依赖。

机器人的未来将如何发展?

如果可以说波士顿动力公司是一个很好的例子,那么机器人创新现在几乎每周都会出现。正如我们所看到的,机器人技术有着悠久而悠久的历史,而且看来我们还有更多的期待。

但是,机器人的未来会是什么样?如果我们现在看到一个机器人,我们还会认出未来机器人吗? 他们有权利吗?他们会取代劳动力中的数百万人,还是创造全新的产业?还是会推翻他们的创造者并占领整个世界?像对未来的任何预测一样,我们目前只能真正推测,但是机器人技术的最新发展使我们可以洞察短期到中期的机器人技术总体轨迹。机器人工程师在世界许多国家努力设计和开发下一代机器人。 

为了使其中一些人更像人类,提高他们的认知,外观和感觉,他们与世界和其他人的互动和互动方式显然是目前发展的主要领域。许多最新的机器人显示出趋向于更加逼真的皮肤和头发的趋势,并且嵌入式传感器使它们在世界上可以更“自然”地进行交互。

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但是大多数机器人可能根本不像人类。实际上,在未来的很多年中,绝大多数人都可以放心地使用机器人。 它们的大小可能会从微观(纳米粒子)到巨大的,具体取决于其预期的任务。对于医学干预,研究人员已经在研究微小的微型机器人,这些机器人可以轻松,安全地注入患者体内,以执行一些关键的医学治疗。

其他小型机器人也正在研发中,以进行搜救行动。军事用途可能会成为未来几年机器人发展的主要舞台。 从支持和侦察角色到积极的战斗和间谍活动,军事机器人将来可能构成战争的主要部分。 

回到类人机器人,机器人工程师还密切关注了许多微妙的面部动作-微表情-大多数人通常不会注意到。有些甚至试图模拟呼吸和非语言交流的类型,以使机器人感觉更真实。

人工智能和更现实的“身体”的结合可能会成为未来几年机器人技术的另一推动力。如果能实现的话,我们很可能不得不和我们世界上的“活着”和“呼吸”着的人造生物一起生活。 

人们是否会接受这些现实的机器人,这是任何人的猜测,但是很显然,我们已经走上一条道路,有一天可能会完全改变我们思考“ 活着 ”的真正含义的方式。 

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但是,让我们不要超越自己。机器人,尤其是类人机器人将需要变得尽可能自给自足。根据其预期的角色,不久将来的机器人将需要能够自己学习东西,而不仅仅是编程。 

甚至相对简单的功能(如在家中帮忙)也需要复杂的指令集来执行各种任务,从上楼梯到抓紧不同的物体。这是AI至关重要的地方。 

但是,此类AI机器人是否会在洗碗或熨烫衣服时对人类产生仇恨,这是我们必须拭目以待的事情。 

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