震驚！機器人竟然面臨這十大挑戰

機器人科學雜誌對機器人領域面臨的挑戰進行了一次調查，受邀的專家小組隨後篩選了答案，提出了10個可能在未來5 - 10年取得重大突破的最大挑戰。該專家組是由倫敦帝國學院漢姆林機器人外科中心主任楊廣忠率領的。

當前，機器人行業面臨許多挑戰，而且這個列表並非詳盡無遺。大多數挑戰都圍繞著諸如人工智慧（AI），感知，電源等技術。當然，道德倫理問題也是榜上有名。

齒輪，電機和執行器是當今機器人的基礎。但是，人造肌肉，軟機器人和裝配策略已經深入開展，這將有助於開發多功能，高功效的下一代自動機器人。

受自然啟發的機器人在機器人實驗室中變得越來越普遍。主要目的是使研發更像自然界中那種高效的系統。但研究表明，與該領域有關的主要挑戰30年來基本保持不變 - 這是一種與代謝轉換，肌肉樣致動器，自我修復材料，任何環境中的自主性，類人感知以及計算和推理相關的。

耦合感測，驅動，計算和通訊的材料必須在那之前開發和共享。這些進步可能會導致機器人具有身體支援，減輕重量，影響保護，形態計算和機動性等功能。

機器人通常是能源效率低下的。所以提高電池壽命是一個主要問題，尤其是無人機和移動機器人。值得慶幸的是，隨著電池改進技術的不斷優化，新的電池技術成本將更加低廉，使用也更加安全持久。

當然，我們正在努力使機器人的元件更加高效。該研究提到，需要在非結構化環境中進行無線操作的機器人最終將從光線，振動和機械運動中提取能量。除了目前可用的鎳氫和鋰離子選項之外，還正在研究改進電池技術。

機器人群是棘手的，因為他們不僅需要感知環境，還需要感知群體中的每個機器人。他們也需要與其他機器人進行交流，同時獨立行事。

感知動作迴圈是非結構化環境中建立自動機器人的基礎。機器人群體需要將他們的通訊能力嵌入到這個反饋環路中。因此，感知行動通訊迴圈是設計機器人群的關鍵。目前還沒有系統的方法來跨大型團隊進行此項工作。

雖然在涉及到機器人感知和導航上取得了很大的進展。例如，自動駕駛汽車、測繪和導航技術的發展，但未來的機器人需要能夠在陌生和難以理解的環境中執行。

一些需要改進的地方包括：

“對於導航來說，最大的挑戰是處理如何失敗並能夠適應，學習和恢復。為了探索，它正在開發製造和識別新發現的能力，“該研究說。“從系統角度來看，這需要機器人本身堅固耐用，以承受惡劣，多變的環境，粗暴和複雜的操作。機器人需要具有顯著的自治水平，在複雜的環境中自我監控，自我重新配置和修復。如果可能的話，解決方案需要涉及多個異構機器人的控制; 自適應地協調，介面和使用多種資源; 並從可靠性和準確性可變的多個資料來源共享資訊。

該研究稱AI是“機器人技術的基礎技術”，但他承認“我們在複製和超越我們在人類看到的所有智慧方面還有很長的路要走。”關鍵是要以先進的模式識別和模型為基礎，通過推理得出具有常識的AI。

AI可以通過最少的培訓資料自行學習複雜任務，這一點也非常重要。該研究確實提到了DeepMind的AlphaGo Zero系統就是一個很好的例子，但它表示“我們還沒有能夠跨異構任務和域輕鬆實現這一點的系統”。

腦機介面（BCI）可以讓您的頭腦控制某些裝置和機器。BCI可能在未來增強人類能力方面非常有用，但開發更為廣泛採用的技術是一個巨大挑戰。用於感測大腦訊號的裝置昂貴且麻煩，並且資料處理可能非常棘手。並且伴隨很長一段時間的訓練，校準和學習。

但這當然是一個值得關注的領域。2005年失去手臂致癌的Johnny Matheny是第一個與先進的心智控制機器人臂共同生活的人。2017年12月，約翰霍普金斯應用物理實驗室的研究人員在他位於佛羅里達州裡奇港的家中將手臂交給了Matheny。約翰霍普金斯從美國國防部獲得了超過1.2億美元的資金，用於未來10年來該公司的發展資金。

一般來說，人類善於解釋社會行為，而機器人不是。該研究表明，構建真正與人類互動的社交機器人的三大挑戰是對社交動態進行建模，學習社會和道德規範，並建立機器人理論。

今天的社交機器人已經被設計用於短暫的互動，這不是人類關係的工作方式。社交機器人必須從時時刻刻的事件擴充套件到長期的關係。

從微創手術，醫療優化到應急響應，假肢和家庭援助，醫療機器人代表了發展最快的領域之一。但挑戰在於建立更高自治水平的可靠系統。

一個長期的挑戰是讓一位外科醫生監督一組機器人，這些機器人可以自主執行常規步驟，並且只需要在關鍵的特定步驟期間呼叫外科醫生。該研究表示，“也許自動化臨床任務的最大挑戰是能夠預測，檢測並響應所有可能的失敗模式。自動機器人的醫療裝置監管可能需要以一種平衡可證實的安全演算法與合適成本的要求方式進行開發。”

       這是一個重大挑戰，機器人行業每個人都很清楚。