机器人与人工智能
机器人，特别是未来的智能机器人不应仅是信息、控制、生物、材料、机械等科学技术的融合与结晶，更可能是集科技、人文、艺术和哲学为一体的“有机化合物”，是各种“有限理性”与“有限感性”叠加和激荡的结果。未来智能机器人的发展与人工智能密不可分，同时人工智能也是制约当前机器人科技发展的一大瓶颈。
和机器人一样，人工智能也“有一个漫长的过去，但只有短暂的历史”。它的起源可以追溯到文艺复兴，17世纪，莱布尼兹、托马斯·霍布斯和笛卡儿等人开始尝试将理性的思考系统化为代数学或几何学那样的体系。这些哲学家已经开始明确提出形式符号系统的假设，而这也成为后来人工智能研究的指导思想。19世纪，剑桥大学的查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）建造差分机开始尝试用机器来自动进行数学运算。第一、二次世界大战大大加快了人工智能发展的进程，图灵机的提出激发了科学家们探讨让机器人思考的可能。1956年达特茅斯会议第一次提出以“人工智能（Artificial Intelligence）”一词作为本领域的名称，并断言“学习的每一方面或智能的任何其他特性都能被精确地加以描述，使得机器可以对其进行模拟”。这把人工智能领域的研究范围扩展到了人类学习、生活、工作的方方面面。目前人工智能不但包括生理、心理、物理、数理等自然科学技术领域的知识，而且涉及到哲学、伦理、艺术、教理等人文艺术宗教领域的道理。
1997年5月11日，IBM“深蓝”的电脑击败了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫的人脑，证明了在有限的时空里“计算”可以战胜“算计”，进而论证了现代人工智能的基石条件（假设）：物理符号系统具有产生智能行为的充分必要条件（Newell and Simon,1976）是成立的。2016年3月，Google AlphaGo在首尔以4:1的比分战胜了围棋世界冠军李世石九段，更是引发了人工智能将如何改变人类社会生活形态的话题。当前人工智能的概念似乎有些过热，虽然过去几十年中人工智能已经取得了令人瞩目的成就，但实际上我们发现人工智能都还仅能应用在诸如语音识别、图像识别、自然语言处理等单一领域，当前人工智能水平的提升还只是量变，远远没有达到质变的标准。
人工智能是人类发展到一定阶段自然产生的一门学科，包括人、机与环境三部分，所以人工智能也可以说成人机环境系统交互方面的一种学问。饱含变数的人机环境交互系统内，存在的逻辑不是主客观的必然性和确定性，而是与各种可能性保持互动的同步性，是一种可能更适合人类各种复杂的艺术过程的随机应变的能力，而这种能力恰恰是当前人工智能所欠缺的地方。
当前人工智能研究的难点不仅在具体的技术实现上，更多的是在深层次对认知的解释与构建方面，而研究认知的关键则在于自主和情感等意识现象的破解。然而由于意识的主观随意和难以捉摸等特点，与讲求逻辑实证与感觉经验验证判断的科学技术有较大偏差，使其长期以来难以获得科技界的关注。但现在情况正逐渐发生转变：研究飘忽不定的意识固然不符合科技的尺度，但把意识限制在一定情境之下呢？人在大时空环境中的意识是很难确定的，但在小尺度时空情境下的意识却可能是有一定规律的。
实际上，目前以符号表征、计算的计算机虚拟建构体系是很难逼真反映真实世界的（数学本身并不完备），而认知科学的及时出现不自觉地把真实世界和机器建构之间的对立统一了起来，围绕是（Being）、应（Should）、要（Want）、能（Can）、变（Change）等节点展开融合进而形成一套新的人机环境系统交互体系。
机器人与莫拉维克悖论
制约当前机器人发展的另一瓶颈是莫拉维克悖论。
在机器人的发展中出现了一个与人们常识相佐的现象：让计算机在智力测试或者下棋中展现出一个成年人的水平是相对容易的，但是要让计算机有如一岁小孩般的感知和行动能力却是相当困难甚至是不可能的（It is comparatively easy to make computers exhibit adult levelperformance on intelligence tests or playing checkers, and difficult orimpossible to give them the skills of a one-year-old when it comes toperception and mobility.）。这便是在机器人领域著名的莫拉维克悖论。
莫拉维克悖论（Moravec's paradox）由汉斯·莫拉维克（Hans Moravec）、罗德尼·布鲁克斯（Rodney Brooks）、马文·闵斯基（Marvin Minsky）等人于20世纪80年代提出。莫拉维克悖论指出：和传统假设不同，对计算机而言，实现逻辑推理等人类高级智慧只需要相对很少的计算能力，而实现感知、运动等低等级智慧却需要巨大的计算资源。
语言学家和认知科学家史迪芬·平克（Steven Pinker）认为这是人工智能研究者的最重要发现，在“TheLanguage Instinct”这本书里，他写道：经过35年人工智能的研究，人们学到的主要内容是“困难的问题是简单的，简单的问题是困难的”。四岁小孩具有的本能——辨识人脸、举起铅笔、在房间内走动、回答问题等，事实上是工程领域内目前为止最难解的问题。随着新一代智慧设备的出现，股票分析师、石化工程师和假释委员会都要小心他们的位置被取代，但是园丁、接待员和厨师至少十年内都不用有这种担心。
与之相似，马文·闵斯基强调，对技术人员来说，最难以复刻的人类技能是那些无意识的技能。总体上，应该认识到，一些看起来简单的动作比那些看起来复杂的动作要更加难以实现。
在早期人工智能的研究里，当时的研究学者预测在数十年内他们就可以造出思考机器。他们的乐观部分来自于一个事实，他们已经成功地使用逻辑来创造写作程序，并且解决了代数和几何的问题以及可以像人类棋士般下国际象棋。正因为逻辑和代数对于人们来说通常是比较困难的，所以被视为一种智慧象征。他们认为，当几乎解决了“困难”的问题时，“容易”的问题也会很快被解决，例如环境识别和常识推理。但事实证明他们错了，一个原因是这些问题是其实是难解的，而且是令人难以置信的困难。事实上，他们已经解决的逻辑问题是无关紧要的，因为这些问题是非常容易用机器来解决的。
根据当时的研究，智慧最重要的特征是那些困难到连高学历的人都会觉得有挑战性的任务，例如象棋、抽象符号的统合、数学定理证明和解决复杂的代数问题。至于四五岁的小孩就可以解决的事情，例如用眼睛区分咖啡杯和一张椅子，或者用腿自由行走，又或是发现一条可以从卧室走到客厅的路径，这些都被认为是不需要智慧的。
在发现莫拉维克悖论后，一部分人开始在人工智能和机器人的研究上追求新的方向，研究思路不再仅仅局限于模仿人类认知学习和逻辑推理能力，而是转向从模仿人类感觉与反应等与物理世界接触的思路设计研发机器人。莫拉维克悖论的发现者之一RodneyBrooks便在其中，他决定建造一种没有辨识能力而只有感知和行动能力的机器，并称之为Nouvelle AI。虽然他的研究早在1990年代就开始了，但是直到2011年其Baxter机器人还是不能像装配工人那样自如地拿起细小的物件。
莫拉维克悖论对应的是机器人的运动控制和感知系统，而人工智能则对应于机器人的控制和信息处理中枢。如果把人工智能对应于机器人的大脑，那么莫拉维克悖论对应的运动控制和感知系统则对应于机器人的小脑。只有大脑小脑系统发展，机器人才能更好的服务人类。
机器人的社会问题
安全问题。机器人作为一个设备为人类工作服务有一个前提，那就是安全。在工业机器人领域已经有了相对完善、成熟的安全标准体系。在服务机器人领域各国都缺乏相应的安全标准，国际标准化组织于2014年2月正式发布了ISO13482安全标准，这是服务机器人领域的第一个国际安全标准，是一个良好的开端，ISO13482包含移动仆从机器人、载人机器人、身体辅助机器人三大类服务机器人的基本安全要求。
服务机器人的安全不仅包括传统的硬件安全如电气安全等，还包括软件安全，机器人的软件安全与人们熟悉的计算机软件安全还有不同，虽然计算机软件失控或遭受攻击后也会导致严重的损失，但它仅存在于虚拟空间，不直接对物理世界产生作用。但机器人系统的软件安全则不同，机器人的软件系统可以控制其硬件作出各种动作，会对真实物理空间产生直接影响，一旦自身失控或遭受攻击被人控制，可能就会对使用者造成直接的人身伤害。目前机器人软件安全研究还比较少，也没有机器人专用的安全防护软件或方案，这可能会导致极大的安全隐患，应引起人们的重视。
恐怖谷理论。1970年，日本机器人专家森正弘（MasahiroMori）提出了机器人领域一个著名的理论——恐怖谷理论（The Uncanny valley），“恐怖谷”一词最早由ErnstJentsch于1906年在其论文《恐怖心理学》中提出，后又于1919年被弗洛伊德在论文《恐怖谷》中阐述，成为心理学领域一个著名的理论。森正弘的恐怖谷理论是一个关于人类对机器人和非人类物体感觉的假设。森正弘的假设指出，随着机器人在外表、动作上与人类越来越像，人类会对机器人产生正面的情感；但若到了某一特定程度，人类对机器人的反应会变得极为负面。哪怕仅仅是很小的一点差别，都会使人觉得非常刺眼，甚至使整个机器人显得非常僵硬恐怖，使人有面对行尸走肉的感觉。但当机器人与人类的相似度继续上升时，直至达到普通人之间的相似度时，人类对机器人的情感反应会再度回到正面。“恐怖谷”一词用以形容人类对跟他们相似到特定程度之机器人的排斥反应。而“谷”就是指在研究里“好感度对相似度”的关系图中，在相似度临近100%前，好感度突然坠至反感水平，回升至好感前的那段范围。
机器人威胁论。“机器人威胁论”伴随着机器人发展的始终，其历史甚至比现代机器人还要长。早在1921年，卡雷尔·恰佩克提出“机器人（Robot）”一词的那部剧本的结局就是机器人反抗并消灭了人类。后来，“机器人威胁论”更是成为科幻小说或科幻电影永恒的题材之一。最近几年，科技圈的一些大佬们也纷纷警告机器人或人工智能将会带来的威胁，著名企业家艾伦·马斯克认为人工智能的危险性甚至大于核武器。物理学家霍金则警告说，人工智能可能会招致人类末日。就连比尔·盖茨也建议要小心管理数码形态的“超级智能”。
但现实是，目前的机器人技术距离真正的“智慧”还差的很远，已有的所谓“智能机器人”几乎都是表面性的，主要还是以科研或娱乐为主。目前大规模产业化的基本只有工厂里的机械臂和家里爬行的吸尘器。如果把机器人智能水平分成四个等级：功能、智能、智力、智慧。那么目前的机器人大部分都处在功能阶段，有少部分实验室产品可能达到智能。终结者（Terminator）们还只不过是好莱坞电影里面的角色而已。
现在，无论是小说还是电影中科幻世界还是我们所在的物理世界，机器人都越来越聪明了，越来越有“人性”了，在一些方面逐渐接近人类，在另一些方面则逐渐超越人类。于是人们越来越担心科幻电影中的世界有一天会变成事实，但抛去所有的幻想与浮躁，真实的情况到底是怎样的？纵观历史，每次新技术的出现都会引起人们的恐慌与反对，但我们不是每次都安然度过并开始享受这些技术带来的便利了吗？从远古的刀、箭到现在的汽车、飞机、核能，这些都是工具，其本身并没有善恶属性，真正能决定其用途或善恶的，是背后的使用者。一项新的技术，如果对人们的帮助远大于危害，那我们就应该正面、积极的对待它，防范可能的不当使用，然后继续向前进。
结束语
有人说，机器人是个哲学问题，这在某种程度上是有道理的，因为“我们能否在机器身上再现人类的智能”和“我们能否与真正的智能机器人和平相处”，在某些意义上不仅是技术问题，也是哲学问题。当今乃至可见的未来，人与机器人之间的关系不应该是取代而是共存，未来的世界可能是人与机器人共在：相互按力分配、相互取长补短，共同进步，相互激发唤醒，有科有幻，有情有义，相得益彰……
Reflections onSome Important Issues about Robots
Liu Wei
Abstract:It has been onlya few decades since robot was first referred to as a proper noun, yet it hasbeen about three thousand years since the idea of robot existed in humanimagination. In recent years, robot research and application has achievedunprecedented development, and the robot age is drawing near. The robotindustry has great significance in improving innovation ability, enhancingcomprehensive national strength, and promoting the overall economicdevelopment, so robotic technology and its application has become the“battleground” for nurturing new advantages in innovation and development.Artificial intelligence and Moravec's paradox are the two major bottlenecksrestricting the current development of robots. At present, the difficulty ofartificial intelligence research is not only in the realization of the specifictechnology, but m·ore importantly, in theinterpretation and construction of cognition in the deep level. Moravec'sparadox shows that human skills that are most difficult to be replicated arethose unconscious ones. Robot development has also caused some concerns,including security issues, the Uncanny Valley Theory, and the threat of robotsand so on. Today and until the foreseeable future, the relationship between thehumans and the robots should be coexistence rather than replacement, they maycoexist in the future world.
Keywords:robot,artificial intelligence, Moravec's paradox, the Uncanny Valley Theory,cognitive science
作者简介：
刘伟，北京邮电大学自动化学院教授、北京邮电大学人机交互与认知工程实验室主任，国家自然科学基金评议专家、国家工效标准化技术委员会委员。研究方向为人机交互、认知工程、用户体验、人机环境系统工程、分析哲学、未来态势感知模式与行为分析/预测技术。主要著作有《人机交互设计与评价》《人机交互中情境认知的理论与应用》《人机界面技术》《人—机—环境系统工程计算机仿真》等。
