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具身智能:人與機器人的協(xié)作正在騰出空間

2023-04-07 10:33 性質(zhì):原創(chuàng) 作者:DDing 來源:中叉網(wǎng)
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具身智能是機器人技術(shù)的新領(lǐng)域。它是一個概念,確定了身體執(zhí)行簡單和復(fù)雜行動的能力。最有效的例子是手:由于它們,我們可以互動,修改我們的周圍環(huán)境。智能機器...

具身智能是機器人技術(shù)的新領(lǐng)域。它是一個概念,確定了身體執(zhí)行簡單和復(fù)雜行動的能力。最有效的例子是手:由于它們,我們可以互動,修改我們的周圍環(huán)境。智能機器人操縱對那些從事機器人工程的人來說特別有趣,但在工業(yè)或醫(yī)療部門也是如此。復(fù)制機器人設(shè)備中的智能是一個復(fù)雜的挑戰(zhàn),也是研究的重點,包括比薩大學(xué)信息工程系(DII)正在進行的研究,這是不同技能交叉融合的結(jié)果,從工程師到神經(jīng)科學(xué)家。

維基百科:具身智能(Embodied cognition)是這樣一種理論,即認知的許多特征,無論是人類的還是其他的,都是由有機體整個身體的各個方面塑造的。感覺和運動系統(tǒng)被視為從根本上與認知處理相結(jié)合。認知特征包括高級心理結(jié)構(gòu)(如概念和類別)和各種認知任務(wù)(如推理或判斷)的表現(xiàn)。身體方面涉及運動系統(tǒng)、知覺系統(tǒng)、身體與環(huán)境的相互作用(情境),以及對世界內(nèi)置于有機體功能結(jié)構(gòu)中的假設(shè)。

具身心靈論點挑戰(zhàn)了其他理論,例如認知主義、計算主義和笛卡爾二元論。[1][2]它與心智延展論、情境認知和生成主義密切相關(guān)。現(xiàn)代版本依賴于從心理學(xué)、語言學(xué)、認知科學(xué)、動力系統(tǒng)、人工智能、機器人學(xué)、動物認知、植物認知和神經(jīng)生物學(xué)的最新研究中得出的見解。

比薩大學(xué)和熱那亞的意大利理工學(xué)院(IIT)聯(lián)合工作的結(jié)果是機器人手--SoftHand,它使用一個單一的電機來完成人類手的主要動作,即抓取,但能夠適應(yīng)物體,而且不僅與物體,而且最重要的是與人類的關(guān)系也很安全。"DII和比薩大學(xué)'E. Piaggio'生物工程和機器人研究中心的教授Matteo Bianchi說:"它利用了控制的簡單性和適應(yīng)性:這就是它成為仿生手的原因,一個用于日?;顒拥募袤w。

身體智能的另一個方面涉及觸摸:皮膚是我們身體中最廣泛的器官,覆蓋面積約為兩平方米,重達身體質(zhì)量的15%,有密集的傳感器,包括機械感受器。

專門的研究小組正在研究這個問題,這是FoReLab的一個組成部分,該項目在大學(xué)的DII啟動,專注于未來的工業(yè)。

嵌入智能和FoReLab的預(yù)期發(fā)展

因此,F(xiàn)oReLab的工作目標將是設(shè)計可靠的機器人系統(tǒng),能夠在動態(tài)和關(guān)鍵情況下運行。該活動將側(cè)重于人工智能和具身智能的前沿方面,促進兩者的廣泛、可靠和綜合使用。

研究包括考慮到環(huán)境和身體、感知、運動和大腦系統(tǒng)方面的制約因素的代理行為設(shè)計,以便在未知的、非結(jié)構(gòu)化的和不可預(yù)測的情況下智能地運行。

在開放的可能性中,包括化身機器人,能夠結(jié)合體現(xiàn)智能的系統(tǒng)進行人與機器人的互動。將有空間使用具身智能進行機器人合作操作,機器人團隊能夠以智能的方式進行操作。

也將有空間發(fā)展遠程機器人、機器人手術(shù)和涉及觸覺增強現(xiàn)實的項目。在這方面,已經(jīng)開發(fā)了一種方法,首次實現(xiàn)了使用可穿戴的感覺方法來調(diào)節(jié)真實物體的感知軟度:為此目的,特定的紡織品將被用作互動表面。

觸摸、肌肉和智能:研究工作的強點

該研究領(lǐng)域的工作包括觸覺感知的工作,即通過觸摸識別物體的過程。為此,將對計算和生物力學(xué)特性進行建模,以開發(fā)用于機器人手的觸覺傳感器,同時也用于其他領(lǐng)域,包括機器人手術(shù)。那么,這里是具身智能的可能發(fā)展之一:能夠?qū)C器人的實際 "感覺 "傳遞給外科醫(yī)生,對于執(zhí)行更有針對性和精確的手術(shù)至關(guān)重要。正如比安奇解釋的那樣:

"我們在FoReLab的目標也是開發(fā)人工手的圖像,這種可能性要歸功于模擬人類指尖特征的特定光學(xué)傳感器,并允許自主獲取所探索物體的信息。

體現(xiàn)智能的另一個例子和探索領(lǐng)域涉及對肌肉的探索:它們可以根據(jù)需要收縮、變得僵硬或屈服,這使我們能夠在任何環(huán)境中以最佳狀態(tài)運作。"對這些行為進行建模并將其轉(zhuǎn)移到執(zhí)行器上,就有可能建立化身,即使用可變形的人工手、'智能'執(zhí)行器的機器人,以幫助人類完成各種任務(wù)和工作,甚至在關(guān)鍵環(huán)境或可能危及人類安全的環(huán)境中取代人類"。

人工智能的作用

有關(guān)具身智能的另一個探索領(lǐng)域涉及與人工智能的結(jié)合。正如講師所解釋的:

將計算智能與身體智能相結(jié)合,可以設(shè)計出能夠自主地為人類服務(wù)的機器人。想想工業(yè)領(lǐng)域:利用這些能力的有用性,特別是在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中,將有可能在工作質(zhì)量和安全方面取得相當大的進步"。

馬特奧-比安奇所在的團隊將要開展的工作將集中在機器人系統(tǒng)、人形化身的開發(fā)上,但也包括體現(xiàn)智能的系統(tǒng),其重點是觸覺,特別是通過提供手持圖像來增強現(xiàn)實的系統(tǒng)。這將意味著開發(fā)人工手部傳感器,但也為人們提供可穿戴的界面,他們可以繼續(xù)觸摸真實的物體,但也可以感受到附加的觸覺刺激,就像視覺增強現(xiàn)實已經(jīng)出現(xiàn)的情況。

在具體的研究工作中,人工智能將發(fā)揮決定性的作用。"除了深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能技術(shù)外,人類感知的計算模型也將發(fā)揮重要作用。從同樣與數(shù)據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合的分析性數(shù)學(xué)模型開始,將有可能創(chuàng)造出能被人類理解的圖像。這意味著從計算模型和人類的觸覺感知出發(fā),再次將人類置于中心位置"。

體現(xiàn)的智能:開放的視角

使用具身智能所提供的潛力是多方面的。如前所述,最典型的案例之一是機器人手術(shù):它將有可能使外科醫(yī)生意識到特定生物組織的位置,甚至在機器人化身的遠程操作中。其他觀點也涉及增強現(xiàn)實和人與人之間的交流。

還有一個嵌入式智能將被成功部署的領(lǐng)域:工業(yè)機器人的領(lǐng)域。"在這方面,已經(jīng)有一場革命正在發(fā)生。機器人不再被關(guān)在籠子里,而是與人類一起運作,甚至成為人類的一部分,思考仿生系統(tǒng)。研究將致力于提高控制的智能,將其納入物理系統(tǒng),從而進一步打破障礙,不僅促進互動,而且促進人與機器人之間的整合。

在這方面,比安奇回顧說,已經(jīng)有沿著這些路線的研究項目,在意大利的主導(dǎo)下在歐洲一級啟動,但已經(jīng)啟動的CrossLab和現(xiàn)在的FoReLab的意圖是通過更加雄心勃勃的項目進一步提高賭注。它們的范圍將從先進的機器人技術(shù)到增強現(xiàn)實:"觸覺增強現(xiàn)實是一個新的模式,在比薩,我們是這些解決方案的先驅(qū)之一。通過FoReLab和其他PNRR的倡議,我們的想法是重新啟動,拓寬視野,包括應(yīng)用"。

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