为什么机器人需要反射

放大字体  缩小字体 2021-05-11 12:06  浏览次数:
Why robots need reflexes

反射能保护我们的身体——例如,当我们把手从滚烫的炉子上缩回来时。这些保护机制对机器人也很有用。在这次采访中,慕尼黑工业大学(TUM)慕尼黑机器人与机器智能学院(MSRM)的萨米·哈达丁教授和Johannes Kühn教授解释了为什么给测试对象一个“耳光”可以为未来的机器人奠定基础。

在你的论文中,发表于 科学报告,你描述了一个实验装置,人们实际上被拍打了一下手,以研究他们的反射....

Kühn:是的,你可以这么说。在我们与伦敦帝国理工学院合作的研究中,测试对象需要他们的反射来保护他们免受两种不同的疼痛来源的伤害:第一种,轻拍手掌。而且,在将手和手臂拉出危险的同时,他们还必须避开肘部的障碍物。我们研究了手的缩回,发现这是一个高度协调的动作。

我们还观察到,一个人预期的疼痛会形成反射:如果我知道我身后的物体会引起类似于拍打手指的疼痛,我就会以不同的方式收回我的手,当我知道这个物体不会引起疼痛时。

这样一个看似简单的实验如何有助于发展像机器人这样的智能高科技机器?

哈达丁:人类有迷人的能力。可以说,人类体内有一种对生存必不可少的内在智能。保护反射是其中的核心部分。想象一下经典的“手放在热炉子上”的情景。当我们的皮肤感觉到热的时候,我们就毫不犹豫地把手缩回来。到目前为止,机器人还没有这种反应能力。他们对即将发生的碰撞的反应往往相当盲目:他们只是停下来,不动,直到有人采取行动。

在某些情况下,这可能是有意义的。但是如果一个机器人在碰到热炉时停止移动,这显然会有致命的后果。因此,在MSRM,我们有兴趣开发自主和智能反射机制,作为中枢神经系统的一部分,可以说是机器人。人类是我们的榜样。它们的反应是如何工作的?我们能从它们身上学到什么来开发智能机器人?

你能从你的机器人开发实验中得出什么结论?

Kühn:我们深入了解了这种反射运动是如何工作的细节:在某种意义上,人类协调这种反射的方式可以被看作是将肩膀向前甩,以加速手的缩回。这一原理可以应用于仿人机器人反射运动的开发,即向机器人的一个部分发送信号,以影响另一个部分的运动。

这些知识也将有助于设计机器人假肢,使其以“类似人”的方式工作。

你提到“预期的疼痛”在你的实验中扮演了一个角色。机器人也应该能够预见疼痛吗?

Kühn:这将是一个很大的优势。它可以根据危险程度对潜在的碰撞进行分类,并在适当的情况下计划规避行动。这样不仅保证了机器人的安全。

如果机器人能够预见人类的痛苦,它就可以在危险的情况下介入,拯救人类免受这种痛苦。

那么机器人需要学习如何像人类一样感受疼痛吗?

Haddadin:没有。我们对疼痛的感知是非常复杂的,并且与情绪有关。所以我们无法将其与人类的“痛感”进行比较。机器人是工具,不是生物。人工疼痛只不过是一种基于各种传感器数据的技术信号。在MSRM,我们已经开发了一种基于“人工疼痛”的机器人初始反射机制。当碰到热的或尖锐的物体时,我们的机器人会反射性地收回手臂。

你下一步要怎么做才能成为一个具有完全发育的保护反射的机器人?

哈达丁:我们在人类和机器之间的研究领域面临的最大挑战是,我们对我们的角色模型——人类反射系统——仅有基本的了解,它与一个复杂的神经机械运动装置的感觉运动学习机制一起工作。这就是令人兴奋的科学挑战所在:面对所有的未知,不断改进我们的智能机器受人类启发的能力,同时利用我们所学到的知识更好地理解人类是如何运作的。基本上,我们可以说,这种情况从列奥纳多·达·芬奇时代就开始了,并将持续多年。

热门搜索排行
声明:本站信息均由用户注册后自行发布,本站不承担任何法律责任。如有侵权请告知,立即做删除处理。
违法不良信息举报邮箱
晋ICP备17002844号
中国互联网举报中心