劉珈均| 泛科學
醫院手術檯前有機器人協助醫師劃開創口,幼稚園有機器人帶小朋友做健康操,幾千萬公里外的火星有機器人為我們採集樣本,未來運動場上可能有機器人隊伍與人類比世界盃足球賽……機器人已漸漸紮根進入人類生活。
半世紀多以來,機器人從科幻故事走入真實生活;下個世紀,機器人還有哪些「潛能」?
變形金剛屬外星人、鋼鐵人是盔甲 機器人到底是什麼?
「robot」一詞要追溯到 1920 年捷克劇作家卡羅˙查別克 (Karel Čapek) 的舞台劇《羅森的全能機器人》(Rossum's Universal Robots),劇中主角以有機合成物製成「robota(捷克文苦工、勞役之意)」,起初這些仿人類外表的機器人樂意為人類服務,但後來起而反抗,導致人類滅亡。
回到根本問題,機器人是什麼呢?國際機器人協會 (International Federation of Robotics, IFR) 採用國際標準局 (International Organization for Standardization, ISO) 定義,機器人是可重複編程、自動控制的多功能多軸結構。而學界一般認為機器人要兼具兩項特質:可移動性 (mobility) 與自主性 (autonomy)。
「自主性跟人工智慧不太一樣,自主性涵蓋智慧,是指機器能感應環境,偵測外界變化,並作出反應。」交通大學電機工程系教授楊谷洋解釋,聰明但不會動的機器(例如桌上型電腦)並不算機器人;同樣的,可移動但缺乏自主性的機器(例如汽車),同樣不屬機器人。
但「可移動性」與「自主性」無明確量表或界線,機器人並沒有一個滿足所有人的標準,學界對於一些發明是否算機器人也有所爭議,例如有人就認為常見的掃地機器人 Roomba 不夠聰明,不屬於機器人一族。工業機器人先驅、Unimation 創辦人之一恩格伯格 (Joseph Engelberger) 則乾脆地說:「我無法為機器人下定義,但我看到時,我知道是它。」
楊谷洋笑著說,好萊塢電影塑造了許多機器人意象,談到機器人電影,許多人心中大概會浮現《鋼鐵人》與《變形金剛》,但就定義而言,鋼鐵人是披著盔甲的人類,變形金剛則是「外星生命」,具有機器人外型的外星人吵架吵到地球來。
和機器人成為生活的快樂夥伴?
台灣大學智慧機器人及自動化國際中心研究主任羅仁權說,機器人大致可分為工業型機器人、服務型機器人與特殊用途機器人。以全球數量而言,工業機器人約占 70%,一般常見為六軸(小於三軸就不算機器人,只是工作機具);服務型機器人約占 20%,可想成是進入家戶、醫院、購物商場的機器人等(例如 Roomba),機器人競賽的機器人也屬於此類;特殊用途機器人用於勘災救災或軍事用途如探查管線與地雷、潛入深海,約占 5% 至 10%。
「服務型機器人的比例會繼續增加。」羅仁權說,政策與社會結構也會影響機器人發展,如日本限制軍事研究,服務型機器人發展便特別蓬勃;少子化與高齡化之下,才規劃以機器人遞補生產線人力,「原本一項工作需要三個人,但第三個人已經不好找了,這些工作也需要訓練,『2+1』那個 1 難找又技術不穩,就用機器人。」
目前絕多數機器人為工業用,少數進入醫療領域,工廠與醫院皆為環境高度受控的場域,井然有序,適合機器人運作。家用機器人尚不普及的一大原因便是安全考量,「你放心讓機器人去廚房拿菜刀切菜嗎?機器人也不是故意的,但它就弄掉了什麼家具,或勾到電線走火。」楊谷洋解釋,機器人要大舉進駐人類生活,也需要建構適當的環境去配合機器人,一如先前我們為了迎接汽車而大幅改變了生活環境與習慣,接下來就看我們認為是否值得為了機器人而改變。
下個世紀的機器人
機器學習 (Machine Learning) 讓機器人學得更快,電腦能由資訊中累積的經驗自我進步,機器人有能力分析、找出規則、預測下一步。
歐盟有個自 2010 年起始為期四年的國際計畫「RoboEarth」,身兼歐盟計劃審查委員的羅仁權也審過這計劃,他說這計劃最重要在於整合,結合了雲端運算、大數據、消息傳遞系統。RoboEarth 建構平台讓機器人共享資訊並互相學習,當一組機器人合作執行任務時,能從共享的雲端資料庫上傳與下載數據(例如地圖、任務內容與動作指令、物體辨認模型)與工作進度。例如,A 機器人描繪出醫院地圖後上傳,其他機器人便可直接下載該地圖,毋須重複編程執行此動作,其他工作以此類推,機器人可迅速分工合作,研究人員形容此計劃為「機器人的維基百科」。
羅仁權說,少子化與高齡化之下,「人機協同」是機器人發展的必然趨勢;另一方面則是與其他科技匯流,「雲端」連結使用者的端點有 PC、平板電腦、智慧型手機、Google TV,「我認為機器人就是接下來第五個端點,而且其它端點的功能都可以放到機器人身上!」一如比爾蓋茲的生動描述:「個人電腦即將起身走下書桌,讓我們能夠看到、聽到、摸到、並且操控另一個地方的物件。」
※ 本文原發表於科技大觀園,原標題為〈機器人專題報導(一):機器人發展與趨勢〉,2016 年 1 月 26 日。