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先有雞還是先有蛋？
這個(gè)一直困擾人類多年哲學(xué)問(wèn)題，也是我們經(jīng)常茶余飯后喜歡調(diào)侃討論的?？此茻o(wú)厘頭的問(wèn)題，實(shí)際上正是說(shuō)明了兩者緊密到理不清的關(guān)系。而在人工智能領(lǐng)域，也有個(gè)關(guān)于先有雞還是先有蛋的討論。這就是關(guān)于機(jī)器人與傳感器之間，是先有的機(jī)器人日益增加的需求，才有了傳感器的幫助？亦或是先有了傳感器的誕生，才被人們應(yīng)用在機(jī)器人上？讓我們來(lái)一起探討這個(gè)“雞蛋問(wèn)題”各自的前世今生吧！
“雞”和“蛋”的發(fā)展
“機(jī)器人”一詞最早出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代，捷克作家卡雷爾·恰佩克創(chuàng)作了小說(shuō)發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》(Rossum’s Universal Robots)，在劇本中恰佩克由捷克語(yǔ)Robota創(chuàng)造出了Robot一詞，意為“奴隸，苦力”，這就是“機(jī)器人”一詞的來(lái)源。隨著后來(lái)“可編程物體轉(zhuǎn)移”設(shè)備的出現(xiàn)，也就是數(shù)控機(jī)床的雛形，被譽(yù)為“機(jī)器人之父”的約瑟夫·恩格爾伯格院士產(chǎn)生了將這種設(shè)備用于危險(xiǎn)系數(shù)比較高的行業(yè)里的想法，隨后和他的摯友工程師德沃爾一同努力下，第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人原型尤尼梅特001就此誕生了。此時(shí)，廣義上的機(jī)器人橫空出世了。彼時(shí)的機(jī)器人并沒(méi)有太多的現(xiàn)代的傳感器，只是通過(guò)程序控制機(jī)器人的運(yùn)作，通過(guò)人工輔助定位，而工人本身就成了那時(shí)候機(jī)器人的“傳感器”。
“傳感器”的發(fā)展歷史則是更為悠久，可以追溯到幾千年前。例如古希臘的水銀溫度計(jì)和古代中國(guó)的風(fēng)向標(biāo)，都是廣義上的傳感器。但是現(xiàn)代的電子傳感器的發(fā)展始于20世紀(jì)初，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳感器的種類和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。最早的傳感器是機(jī)械式的，例如壓力計(jì)和溫度計(jì)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了電阻式傳感器和電容式傳感器這類的電子傳感器。直到20世紀(jì)50年代，半導(dǎo)體技術(shù)的出現(xiàn)使得傳感器的性能得到了極大的提高，例如光電傳感器和壓力傳感器。隨后傳感器被應(yīng)用在更多領(lǐng)域，無(wú)論是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)，還是機(jī)器人，傳感器得到了普及。
時(shí)間來(lái)到20世紀(jì)中葉，專門的機(jī)器人傳感器誕生了，這是第一次機(jī)器人與傳感器的集合出現(xiàn)在了人們的視野。視覺(jué)傳感器首先被應(yīng)用在機(jī)器人身上，搭配視覺(jué)系統(tǒng)處理器，完成機(jī)器人的圖像獲取、圖像收集、圖像處理、圖像理解等工作。1970年后，日本東京大學(xué)聯(lián)合株式會(huì)社日立制作所、IBM公司等研發(fā)用于手指、關(guān)節(jié)、手腕等的力傳感器，構(gòu)造出了力覺(jué)系統(tǒng)，作為視覺(jué)系統(tǒng)的補(bǔ)充。從此，機(jī)器人與傳感器的發(fā)展變得密不可分。
芯片幫助機(jī)器人迅速進(jìn)步
1946年，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生的時(shí)候，還是一臺(tái)需要使用18000個(gè)電子管，占地170平方米，重達(dá)30噸，耗電功率約150千瓦，每秒鐘僅僅可進(jìn)行5000次運(yùn)算的龐然大物。而70年后的今天，4nm工藝3.2GHZ的手機(jī)處理器已不是新鮮事物了。機(jī)器人全身上下布滿的各類高精度傳感器會(huì)給機(jī)器人的大腦帶來(lái)更多的數(shù)據(jù)，但得益于計(jì)算機(jī)芯片的快速發(fā)展，機(jī)器人的算力階級(jí)性提升，使得機(jī)器人可以很從容地應(yīng)對(duì)這么龐大的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題。而計(jì)算機(jī)芯片的發(fā)展不僅讓機(jī)器人處理數(shù)據(jù)的能力更強(qiáng)，也讓更多精密控制的程序可以在機(jī)器人上跑起來(lái)，讓機(jī)器人完成更多高難度動(dòng)作。
傳感器也有它的跨界應(yīng)用
而傳感器的進(jìn)步，讓很多其他領(lǐng)域受益。從前人們不懂得保護(hù)大自然，導(dǎo)致大自然受到不可逆的破壞，如著名的霧都倫敦，受大量的煤燃燒影響，到現(xiàn)在都無(wú)法修復(fù)曾經(jīng)被破壞的環(huán)境；近年來(lái)頻繁提到的溫室效應(yīng)，也是由于人類無(wú)控制地排放，破壞了大氣層的臭氧層導(dǎo)致的。如今有了高精度的傳感器，環(huán)境保護(hù)部門可以更直接地讀取到排放數(shù)據(jù)，嚴(yán)格監(jiān)管企業(yè)、社會(huì)的各類排放，精準(zhǔn)計(jì)算出可控的排放范圍，調(diào)整相關(guān)排放政策。比如這幾年很火的“碳中和”概念，如何碳中和，是否達(dá)到碳中和，這都是具象的數(shù)據(jù)，需要依賴傳感器的幫助才可以做出準(zhǔn)確的判斷。
兩者相輔相成，不可偏廢
其實(shí)，機(jī)器人和傳感器之間，是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體。機(jī)器人就像人的軀干，負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行大腦發(fā)出來(lái)的指令；傳感器就像人的眼睛，負(fù)責(zé)認(rèn)知外界環(huán)境，判斷軀干的執(zhí)行是否安全，是否到位。一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)器人產(chǎn)品，不僅需要靈活的軀干、雪亮的眼睛，也需要聰明的頭腦、充足的能量；而精準(zhǔn)的傳感器，如果不能很好地用在優(yōu)秀的機(jī)器人上，也算是懷才不遇了。機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展，不僅是傳感器的發(fā)展，還有算力上的發(fā)展、能源補(bǔ)給的發(fā)展、材料的發(fā)展。而伴隨著傳感器、芯片等的迭代更新，未來(lái)機(jī)器人一定會(huì)被賦予更多的創(chuàng)造力！
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