近年来,机器人技术的研究取得了巨大进展,但要让机器在我们的生活中无处不在,还有许多障碍。《华尔街日报》科学的机器人现在已经确认十大挑战该领域将不得不努力使之成为现实。

编辑们对机器人领域尚未解决的挑战进行了在线调查,并组建了一个由机器人专家组成的专家小组,列出了30个最重要的主题,然后将它们分成10个可能在未来5到10年产生重大影响的重大挑战。金宝博平台这是他们的想法。

1.新材料和制造方案

机器人专家正开始超越马达、齿轮和传感器,通过试验人造肌肉、软式机器人以及在一种材料中结合多种功能的新制造方法。但这些进步大多是“一次性”的展示,很难结合起来。

多功能材料将传感、运动、能量采集或能量存储等技术融合在一起可以提高效率机器人的设计。但是,将这些不同的特性结合在一台机器上,将需要混合微型和大规模制造技术的新方法。另一个有希望的方向是材料可以随时间改变以适应或治愈,但这需要更多的研究。

2.生物启发和生物混合机器人

自然界已经解决了许多机器人专家试图解决的问题,因此许多人转向生物学寻求灵感,甚至将生命系统整合到他们的机器人中。但是在复制肌肉的机械性能和生物系统自身供能的能力方面仍然存在主要的瓶颈。

在……方面已经有了很大的进步人造肌肉,但它们的稳健性、效率以及能量和功率密度都需要改进。将活细胞植入机器人可以克服驱动小型机器人的挑战,以及利用生物特性,如自我修复和嵌入式传感,尽管如何集成这些组件仍然是一个主要的挑战。随着“机器人动物园”的不断发展,人们正在帮助揭开大自然的秘密,但对于动物如何在飞行和游泳等能力之间转换,以构建多模式平台,人们还需要做更多的工作。

3.电力和能源

能量储存是移动机器人技术的一大瓶颈。无人机、电动汽车和可再生能源的需求不断增长,推动了电池技术的进步,但这些根本挑战多年来基本没有变化。

这意味着,在开发电池的同时,还需要努力将机器人的能量利用率降到最低,并为它们提供新的能源。使它们能够从环境中获取能量并通过无线方式向它们传输能量是两种值得研究的有前途的方法。

4.机器人成群

一群简单的机器人组装成不同的配置来处理不同的任务对于大型的、特定任务的机器人来说是一种更便宜、更灵活的选择。更小、更便宜、更强大的硬件可以让简单的机器人感知环境并进行交流,与人工智能(AI)相结合,人工智能可以模拟在自然界中看到的群体行为。

但是在不同规模的最有效的控制形式上还需要更多的工作——小的蜂群可以集中控制,但大的需要更加分散。它们还需要变得强大,能够适应现实世界不断变化的条件,并能够抵御蓄意或意外的破坏。对于具有互补能力的非同质机器人群体,还需要进行更多的研究。

5.导航和探索

机器人的一个关键用途是探索人类无法到达的地方,如深海、太空或灾区。这意味着它们需要熟练地在没有地图、通常高度混乱且充满敌意的环境中探索和导航。

主要的挑战包括创建能够适应、学习和从导航失败中恢复,并能够做出和识别新发现的系统。这将需要高度的自主性,允许机器人监控和重新配置自己,同时能够从不同可靠性和准确性的多个数据源构建世界图景。

6.人工智能的机器人

深度学习已经彻底改变了机器识别模式的能力,但这需要与基于模型的推理相结合,才能创造出能够动态学习的适应性机器人。

关键在于创造出能够意识到自身局限性并能够学习如何学习新事物的AI。创建能够从有限的数据(而不是深度学习中使用的数百万个例子)中快速学习的系统也很重要。要解决这些问题,我们对人类智能的进一步理解将是至关重要的。

7.脑-机接口

好像将使高级机器人假肢的无缝控制成为可能,但也可能证明用一种更快、更自然的方式向机器人传达指令,或者只是帮助它们理解人类的精神状态。

然而,目前大多数测量大脑活动的方法都很昂贵和繁琐,所以在紧凑、低功耗和无线设备上进行研究将是很重要的。由于阅读大脑活动的不精确性,它们也往往涉及到长期的训练、校准和适应。它们是否会比眼球追踪或阅读肌肉信号等更简单的技术表现更好还有待观察。

8.社会互动

如果机器人要进入人类的环境,它们将需要学会与人类打交道。但这将是困难的,因为我们几乎没有人类行为的具体模型,而且我们很容易低估自然发生的事情的复杂性。

社会机器人将需要能够感知社会信号比如面部表情和语调,理解他们运作的文化和社会背景,和模型的人的精神状态与定制他们的交易,在短期内和与他们建立长期的关系。

9.医疗机器人技术

医学是机器人在不久的将来可能产生重大影响的领域之一。增强外科医生能力的设备已经在常规使用中,但挑战将是在如此高风险的环境中增加这些系统的自主性。

自主机器人助手将需要能够在各种环境下识别人体解剖结构,并能够使用态势感知和口头命令来理解需要他们做什么。在外科手术中,自主机器人可以执行常规的手术步骤,让外科医生处理更复杂的病人特定部位。

在人体内部操作的微型机器人也很有希望,但要采用它们还存在许多障碍,包括有效的传送系统、跟踪和控制方法,关键是要找到在现有方法基础上改进的治疗方法。

10.机器人伦理与安全

随着前面的挑战被克服,机器人越来越多地融入我们的生活,这种进步将创造新的伦理难题。最重要的是,我们可能会过度依赖机器人。

这可能会导致人类失去某些技能和能力,使我们无法在失败的情况下控制局面。我们可能最终会把本来出于道德原因应该有人力监督的任务委托给别人,并允许人们在失败的情况下把责任推给自治系统。它还可能降低自主性,因为人类的行为会改变,以适应机器人和人工智能有效工作所需的惯例和限制。

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