智能机器人的发展历程
机器人有两个发展阶段：普通机器人和智能机器人。普通机器人只能准确地重复执行某些简单的规定动作；智能机器人则可以完成像开车这样一类复杂任务。智能机器人的要害是“智能”。与“力大无穷”和“坚不可摧”这些令人敬畏的字眼相比，“智能”是更令人向往和更为有用的能力。
同宇宙起源和生命起源一样，智能也是一种非常复杂的研究对象，所以有人戏称“需要N个爱因斯坦才能应对智能的研究”。智能机器人的研究非常复杂和深奥，而且是非常典型的交叉科学研究，涉及到脑科学、生理神经科学、神经解剖学、医学、认知科学、人工智能、信息科学、机械工程、材料科学、人机工程等众多领域。
思维的机制和原理是什么？人类大脑思维的机理真的可以被机器人复制吗？
从1961年世界上第一个真正意义上的实用普通机器人在美国问世以来，世界各国都前赴后继地奔跑在“研究利用人工智能发展机器人”这条新路上，特别是美国和日本已经发展成为“机器人强国”。
从20世纪80年代至今，随着智能科学技术、智能控制、智能传感器及计算机技术的飞速发展，我国智能机器人的发展也步入了启动期。
现在，各种各样的机器人在生产领域发挥着重要的作用：高速操作的集成电路板打孔机器人，准确到位的金属焊接机器人，快捷稳健的材料搬运机器人，为摩天大楼擦洗玻璃的清洁机器人，还有许多在极端环境（高温、高压、低温、真空、水下）代替人类工作的特种机器人……
当然，到目前为止，机器人的智能远远不能和人的智能相比，还处在十分初级的阶段，与文学和科幻作品中的机器人相去甚远。即便如此，人们还是对机器人特别是智能机器人的发展寄予热切的期望。这是因为，哪怕智能机器人的智能程度取得微小的进步，也会给人类的生产活动和社会生活带来巨大的利益。
智能机器人何时才能进入日常生活，为百姓服务？
美国人工智能的发展现状
美国人工智能的发展背景
在经历了60年“三起两落”的发展后，以深度学习为主要标志的人工智能正迎来第3次伟大的复兴。美国的很多著名IT跨国企业如谷歌、Facebook、微软、IBM等，都将其作为企业的核心战略，在持续投入巨资并招聘领军人才，强力涉足该领域。大数据、超级GPU服务器与类脑芯片的突飞猛进，产业与学术的距离逐步缩短，专家预测，未来2~5年，人工智能应用与产业发展，将迎来真正的爆发期。下图为2011年至2015年AI领域全球年度投资状况图。
2011年～2015年AI领域全球年度投资状况
美国人工智能的发展现状
一、战略布局
美国在人工智能的研究领域一直处于最前沿，除了主要得益于联邦研究基金和政府实验室的支持外，更离不开政府的高度重视。针对人工智能研究领域，美国总统奥巴马提出将采取轻干预、重投资，在基础和应用领域建立对话机制，等技术更加成熟后，则需要政府深入介入。2016年10月发布的《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》，两份报告详细阐述了人工智能的发展现状、规划、影响及具体举措，据此，五角大楼已将人工智能置于维持其主导全球军事大国地位的战略核心。
1、《为人工智能的未来做好准备》
该报告详尽阐述了在发展人工智能技术方面政府的职责，政府提出优先考虑开展基础、长期的人工智能研究，并制定发展自动和半自动武器的政策，提议建立一个类似国防预先研究计划局的机构，建议在该领域优先开放培训数据和数据标准；建议美国交通部（DOT）不断完善监管框架，将全自动车辆和无人机（包括新型交通工具设计）安全整合入交通系统，相关部门应考虑人工智能与网络安全的相互影响。最新发布的这两份报告显示出白宫不急于对人工智能研发进行广泛的监管，而将在汽车业、航空业和金融领域的应用制定具体标准。
2、《国家人工智能研究与发展战略规划》
该报告规定了一个高水平框架，该框架可用于确定人工智能所需要的科学技术，并追踪研发投入进度和最大化投入的影响，确定了联邦资金资助人工智能研发的优先顺序，考虑了人工智能长期转型对社会的影响，及人工智能近期的能力。
该报告包含七大战略：长期投资人工智能研发领域、开发人机协作的有效方法、理解和应对人工智能带来的伦理问题、确保人工智能驱动系统的安全、为人工智能培训和测试开发共享公共数据集与环境、建立评估人工智能技术的标准和基准、深入了解国家人工智能研发人才需求。根据该规划，2015年联邦政府在人工智能相关技术方面投入了约11亿美元。
该规划还指出，要以积极的眼光看待人工智能，人工智能可以在多个领域促进经济发展，提升教育和生活质量，提高国家安全水平。但同时也要看到人工智能可能带来的风险，包括由于人工被自动系统取代而对劳动力市场造成的潜在破坏，以及人工智能系统安全性、可靠性等的不确定性。
人工智能研发策略规划总体结构图解（下图）：
人工智能研发战略规划机构*
*图中说明：紫色、中蓝和深蓝部分为基础智能研究领域，红色部分为跨领域研发基础，对所有智能研究来说至关重要。
二、美国人工智能典型研发机构与企业
1、人工智能典型研发机构
国别名称典型产品/拥有技术美国斯坦福大学建立世界上最大的人造神经网络系统加州伯克利分校系统仿生实验室动力自制爬行昆虫哈佛大学计算机科学实验室机器苍蝇普林斯顿大学人工智能实验室机器学习卡内基梅隆大学计算机科学实验室专家系统康奈尔大学计算机科学实验室智能机器人、人工神经网络南加州大学计算机科学实验室机器视觉、自然语言理解人工智能典型机构
2、人工智能典型研发企业
国别名称典型产品美国谷歌人工智能围棋软件AlphaGo、开源深度学习系统TensorFlow、量子计算机重大突破、计算机视觉、谷歌图像搜索功能等微软语音识别系统、微软知识图谱、概念标签模型、智能API认知服务、存储应用OneDrive、图像识别等IBMIBMWatson，类脑超级计算机平台、“深蓝”计算机，云视频合作业务等亚马逊电商、Prime和AWS云服务、智能硬件、AmazonEchoDotIROBOTPackbot510、军用机器人洛克希德·马丁用于对抗自适应无线通信威胁的人工智能系统TouchBionich生物特性仿生学NorthropGrummanX-47Brobot波斯顿动力公司大狗、猎狗机器人Facebook公司与谷歌、VisionLabs合作推出通用计算机视觉开源平台，智能照片管理应用Moments、Bigsur服务器、聊天机器人服务器、聊天机器人人工智能典型企业
三、美国人工智能的应用现状
1、美国人工智能技术在军事装备领域的应用
国别时间应用进展与新项目美国2016年1月NASA进行“小行星重定向机器人任务”航天器早期设计工作2016年3月美军推进蜂群式无人机研究，实现更高水平的决策和功能NASA利用遥控机器人建造发射-着陆台2016年6月BAE系统公司获得“自适应雷达对抗”项目第二阶段合同美海军开发生物启发式自主感知(BIAS)项目2016年7月美国海军陆战队测试持枪机器人。此机器人装有传感器和摄像头，配备M240机枪。此款机器人叫模块化先进武装机器人系统(MAARS)。美空军开发认知电子战用精确参考感知项目2016年8月DARPA启动人机协作项目——“可解释的人工智能”（XAI）2016年9月DARPA向工业部门寻求人工智能自适应无线电技术2016年11月美陆军研制士兵运动自发电装备（“士兵发电”项目）2016年黑睿技术（BlackSageTechnologies）公司将人工智能技术用于其反无人机系统。·美国海军开发AR潜水镜，可显示潜水时的实时数据，包括声纳数据、深度、压强等。·“陆军全球军事指挥控制系统信息系统”，目前装备于美陆军航空兵部队运输直升机的飞行员，可使直升机驾驶员与前线士兵保持联络，并指挥地面部队，同时，AWIS还是一个数据收集系统，为美军未来的网络数字化战场指挥系统提供支持。·ENVG头盔式夜视镜具有智能“集像增强”功能，可兼容当前美军使用的激光照准器。系统重0.9千克，续航时间7.5小时，识别率为150米处80%、300米处50%。可用于城区巷战、低光照甚至完全黑暗环境中，可提高士兵的战场感知能力和机动性。已开始装备美军作战部队。研发时间长达10年。·美国将使用由Innovega研发的一款适用于军事应用的眼镜。它将会以全息三维显示技术为作战人员提供包括地理环境、陆地和空中敌军力量等一系列作战信息。这些信息将会以“漂浮”的形式显示在使用者的眼前。·美国计划采用人工智能技术应对中俄先进雷达人工智能技术在军用领域的最新进展
2、人工智能技术在民品产业的应用
国别时间应用进展与新项目美国2016年4月ABB将在美国波士顿发布2016款双臂两弓协作机器人。美国机器人公司Aptonomy发布“安全卫士”无人机原型。2016年5月美国斯坦福大学研发类人型机器人OceanOne，成功打捞深海渔船。2016年6月美国总统奥巴马成立美国智能制造创新研究所2016年7月美国软件业商Tend.ai拟打造完全自动化工厂，开发云端人工智能(AI)软件，以实现制造业回归本土。2016年8月哈佛大学：利用3Ｄ打印技术制作出新型“章鱼机器人”，实现全软体结构，拟执行许多传统机器人无法完成的任务。美国研究出利用机器人（Luigi）监测地下水污染情况。Luigi安装的设施包括智能手机、超声波感应器、过滤器、探孔和GPS。IBM发明世界首个人造神经元，可用于制造高密度、低功耗的认知学习芯片。2016年10月麻省理工学院与斯坦福大学共同研发可随意变形、自己爬行的穿戴迷你机器人。美国开发微型机器人：安装有陀螺仪和触摸传感器谷歌SidewalkLabs欲在美国16个城市打造智慧城市，提供技术援助，以改善这些城市的公共交通服务和交通流量。美航空公司TethersUnlimitedInc(TUI)与商业卫星公司SpaceSystemLoral(SSL)共同研发能直接在太空3D打印卫星的蜘蛛机器人2016年美国医疗机器人已成功应用在前列腺手术及心脏手术等外科手术，并被用于外伤康复与智能义肢。2016年美国正在成为全球智能家居市场容量最大的国家，据CBInsightt收集的67家美国智能家居初创公司，细分成11个类别。调研结果显示，常见的有智能排插、智能台灯和智能温控仪等等。正在以他们各具特色的产品改变着我们的日常生活。2月，兼容HomeKit的智能家居设备登陆美国，4月美国网件公司借智能摄像系统进军智能家居，将无线、防水、云存储等多项功能集于一身，推出一套三防智能家居安防系统人工智能技术在民品产业的最新进展
四、未来发展计划
美国对AI的未来发展充满了野心，企图以工业革命颠覆军事，人工智能已成为巩固其全球霸主地位的一个重要筹码。从国家到各大巨头企业制定了多项发展计划，仅从以下所列举的几项，就可从一个侧面折射出其未来的一些发展迹象。
1、美国国防部的行动计划
人工智能技术使五角大楼重新调整了人和机器在战场上的位置，这些新武器拥有人力无可匹敌的速度和精确度，同时又能减少士兵伤亡。如美国国防部正在设计可与有人驾驶飞机一起参战的自动控制战斗机；建造了不依赖任何人力就能在数千英里的范围内搜寻并跟踪敌方潜艇的船舰等。
2、美国四大科技巨头的虚拟现实布局
谷歌
2016年5月，谷歌将推出VR平台DayDream。基于AndroidN系统的DayDream平台分为VR模式、头显、控制器标准方案和VR应用商店。
微软
2016年微软宣布将开放能够提供全息影像框架、交互模型、感知API和XboxLive服务的、基于Windows10的WindowsHolographic平台，拟将其打造成PC行业中Windows一样的地位。
2016年2月，Facebook公司正式宣布成立“社交虚拟现实团队”，专门为VR设备开发下一代社交应用。
苹果
苹果概念设计师MartinHajek通过视频发布未来虚拟现实设备。包括两个高分辨率AMOLED显示器，可置于前额，可增强立体摄像机，支持耳机和Lightning数据线。
3、美国15年内将实现的机器人目标计划
2016年8月，美国国家科学基金会颁布了《美国机器人技术路线图》，提出了未来10~15年实现全尺寸且具有通用自主能力的机器人应用和解决方案，及在5年、10年、和15年三个阶段中通过持续研发可实现的目标。
4、SunPower全新太阳能构想——光伏+无人机+机器人
2016年9月，美国晶硅太阳能源（SunPower）发布太阳能计划的未来方向——研发第三代“绿洲”（Oasis）大型太阳能平台。绿洲平台将发电场地规划设计工具、机器人、无人机与农业进行整合，全面寻求突破。2017年，太阳能源所有的计划都将应用第三代绿洲平台。
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发展机器人的意义和目的
智能机器人发展永远在路上。我国东汉时期就出现了驾驶车马车，可以说是世界上最早出现的无人驾驶车，随着现代工业的发展，机器人进入第二个阶段开始为工业服务，20世纪机器人进入第三阶段即智能机器人时代。
人类在最早进入现代工业时代时，便将机器人应用到工业领域，使用工业机器人进行生产活动。由于劳动力极度短缺，二战后日本、美国和德国大范围应用机器人替代人工，因此，二战后的60年代这些国家就发展了工业机器人。
随着机器人的诞生，其越来越多的应用到汽车制造过程中，机器人技术发展到现在，正朝着工业4.0的目标大步前进。目前的机器人还只是自动化的装置，并不是真的智能机器人，未来需要的是真正智能的机器人。
机器人是制造强国的重要工具，机器人能够高效的完成焊接、加工、测量、检测等，尤其是我国，国家重大装备制造、例如航空及航天制造等方面离不开智能机器人，其在室内的使用也具有广泛前景。除此之外，机器人对国家民生工程方面也起到了至关重要的作用，机器人能辅助和替代人类完成危险的工作环节，能从事复杂、重复性高且耗时的任务，在大型工程建造、大型桥梁建造、应用维护、海洋开发、太空探索及智能制造中都发挥了极大的作用。机器人是国家重大工程建设的基础设施，是“新基建”建设中的重要时代脉络。
发展机器人最重要的在制造业，机器人能够解决制造业中的许多人工难点和痛点问题，例如人口老龄化、招工困难及制造难，产品迭代更新、小批量、多品种制造等方面的问题，同时也可以有效解决劳动力短缺、人口老龄化等问题。
国内外机器人的发展现状
当今世界各国都在大力发展机器人技术，如美国的机器人计划2.0，德国、欧盟的工业4.0计划、中国制造2025以及日本的机器人战略，以推动机器人向着高端制造、智能制造进军，抢占制高点。
从美国战略2.0可以分析，美国战略2.0强调多机器人之间相互交流和协作，打造机器人感知。德国工业4.0更多强调智能工厂，打造智能强国，在智能生产线、智能车间、智能工厂当中发挥机器人作用，通过信息物理系统将机器人融合到生产线中。欧盟期望打造机器人的协同，强调机器人之间的协作和面向医疗、人类生命健康的机器人及手术机器人。
中国机器人近十年来的发展可以分为两个阶段，前五年基本上在产业发展期，目前已经进入高端期。机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，要把我国机器人水平提高上去。因此，我国需要将国家机器人产业提高上去，占领更多的市场，发展机器人技术和产业已经成为我国的重大战略需求。“中国制造2025年”和《新一代人工智能发展规划纲要》等的发布就是要推进智能机器人发展，为国民经济和国家重大战略、国家重大工程服务，围绕机器人发展，各地政府和地方出台了很多政策，其中就包括深圳市，深圳市在服务机器人领域的发力非常明显。
智能机器人的关键技术
机器人（Robot）是一种可以自动执行操作或者移动作业的机械装置，它具有感知、规划、决策、控制等功能，能够完成人类难以完成的任务和重复、枯燥、危险或在恶劣环境下的工作。
从用途上机器人可以分为，工业机器人、农业机器人、医疗机器人、巡检机器人等；从空间上可以分为有陆、海、空等机器人。其中，工业机器人是主力，其次是水下机器人、空间机器人等。
不管机器人有多复杂，不管是何种类型的机器人，它都是一个自动化的系统，具备感知系统、决策系统和控制系统。机器人的关键技术主要就是四部分：本体机构、感知、决策和执行技术。用自动化的语言来描述即机器人是一个感知、决策和执行的反馈控制系统。
机器人也涵盖了许多的交叉学科，如机械工程、人工智能、控制科学、计算机、电子、材料以及多学科交叉融合。机器人在今天无处不在，被广泛应用到制造业、物流业、医疗行业、人类生活服务、海洋、航空、航天等领域，其在汽车制造和电子制造中也发挥了极大的作用。
机器人的未来发展方向
在装备制造业，大型复杂系统的构建，例如航空航天器的制造等方面，也需要多机器人的协同装配。除此之外，探月机器人等空间机器人近两年也发展迅速，因为各国都在竞争太空资源，还有用于海洋的辅助、打捞、水下探测等的海洋机器人，应用于恶劣环境下的科技考察的科研机器人，例如珠穆朗玛峰的攀登等在未来可使用机器人进行。
2020年新冠疫情爆发后，医疗机器人也将成为未来机器人发展的主攻方向，如开发出测温-诊断智能机器人、智能消毒机器人、医药物资搬运智能机器人等疫情应急防控机器人、助力机器人和防疫机器人等。脑机接口机器人是十大机器人热点问题之一，军用机器人、特种作业机器人也是未来的重大发展方向。
在科学杂志发布的机器人十大挑战和方向中，智能机器人是其中最重要的一个方向，包括脑机接口、社会交互、医疗、多机器群等都是智能机器人的发展方向。智能机器人网络、交互两个特征，体现出了智能化自主感知功能。机器人必须具备五大要素：感知、规划、决策、运动、自学习，其中智能感知、智能协作规划和智能精准控制是机器人的三大核心技术。
在机器人智能感知方面。设计完整的机器人视觉感知系统，打造微传感、高智能化的感控一体的芯片是十分重要的发展方向，其中也有诸多的工作要做。其将在机器人的三维识别、SLAM技术，机器人测量等方面的应用产生深远的影响。
在机器人控制技术方面。机器人的柔顺控制、机器人智能控制和多机器人协同控制都是当下的研究热点。其应用中都体现出了基于深度学习、强化学习的机器人控制技术。任务分配、复杂任务精准配置、网络控制和控制弹性，在抵御网络攻击的情况下保证系统有条不紊的工作都是机器人控制技术需要研究的内容。
机器人除了智能感知和智能控制，还需要稳定有效的关节，机器人关节是其执行机构的关键部件。机器人要完成复杂的任务作业还需要有灵巧的手，无论是医疗、工业、航天，还是海洋机器人都要用手来完成复杂的作业任务，因此灵巧的手是机器人的第四个关键技术。
基于四大技术可以把机器人集成创新，形成机器人系统应用，可以打造工业机器人、服务机器人、特种作业机器人，将其应用到不同领域。设计机器人的协同、调度、柔性自动化生产线，在制药、饮料等行业应用机器视觉，在汽车制造、电子装配的某些工序等方面使用机器人替代人工等方面都是未来的发展方向。
目前的机器人还处于工业1.0、2.0的阶段，未来机器人应该是机器人3.0，除了具备目前的功能外还要具备情感交互、人机协作、自学习、人机交互、语义分析和自然语言理解等方面的功能，这样才可以真正成为智能服务机器人，未来还期望机器人发展成自主服务机器人，进阶到4.0阶段。这其中有大量的工作需要完成，需要将AI技术，感知能力、记忆能力、学习能力、决策能力有机加入到机器人，让机器人具备一个智能化、自主网络控制系统，形成机器人大盘。发展机器人，人工智能是其中的关键，人工智能三大核心技术，感知技术、认知技术、行为控制技术是决定智能机器人的未来。
未来机器人的应用将面向网络协同化制造，基于柔性的自动化生产线进行小批量、多品种和个性化的制造。其需要具备数字化、网络化、智能化的特征，具备工业互联网络架构下的智能制造，形成从产品设计、研发、制造到服务的全流程智能制造。网络化协同制造可以满足个性化的生产与服务模式，以及复杂多变的作业环境与任务，是未来工业向智能化生产发展的趋势。机器人将在其中扮演重要作用。
在5G到来的时代背景下，在通讯速率提高，宽带、时延减少的云空间下，借用5G技术打造新一代智能网联电动车、智能无人飞行器、智能网联电动车也是未来城市美好的生活向往，即打造智能网联、无人驾驶、无人码头、机场。
人机交互也是非常重要的发展方向，人机协作模式将人的优势（智慧性、灵巧性）与机器人优势（高速率、高精度）深度结合，实现人机柔性作业，解决机器人部署成本高、柔性不足的问题。在工业、农业或者精准医疗方面都有极其重要的应用场景，它是将人工智能与机器人有机结合的强力纽带，其中包括语言识别、物体识别、语意理解、情感分析、意图理解以及决策层具备多模态交互、步态识别和交互等。
未来机器人发展一定是网络化、自主化、协作化、灵巧化的，同时机器人发展需要一个规划好的可执行性的战略，还要有创新的环境和下一代机器人的标准和技术，最关键的是要着力培养一批高水平科研带头人和产业队伍人才。责任编辑人：CC