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【中國智能制造網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】雖然一只機(jī)械手臂和五個機(jī)械手指還不能達(dá)到與人類一樣的靈活度，但在世界的人工智能實驗室里，研究人員正越來越接近于創(chuàng)造出能夠模仿真實人手的機(jī)械手臂。
機(jī)械手臂進(jìn)化之路：距離像人手一樣靈活還有多遠(yuǎn)
旋轉(zhuǎn)
在由埃隆·馬斯克和其他幾個硅谷人士共同創(chuàng)建的OpenAI實驗室中，研究人員制造了一款名為 Dactyl 的機(jī)械手臂。它看起來很像新的星球大戰(zhàn)電影中的盧克·天行者的機(jī)械假體：它的機(jī)械手指能夠像人的手指一樣彎曲或伸直。
你可以讓Dactyl為你展示字母積木的某一面——比方說紅色的O，橙色的P或藍(lán)色的I——它會向你展示，然后用靈活的方式旋轉(zhuǎn)、扭動和翻轉(zhuǎn)積木。
這對于人類來說非常簡單，但對于一臺機(jī)器來說，這是一個非常了不起的成就：機(jī)械手臂Dactyl在很大程度上是靠自己來學(xué)習(xí)如何完成這項任務(wù)的。研究人員利用數(shù)學(xué)的方法讓Dactyl學(xué)習(xí)，他們相信可以通過訓(xùn)練讓機(jī)械手臂和其他機(jī)器來完成更復(fù)雜的任務(wù)。
這只靈巧的手臂代表了過去幾年機(jī)器人研究的巨大飛躍。但直到近，研究人員仍在努力讓更簡單的機(jī)械手臂來掌握更簡單的任務(wù)。
抓取
這個系統(tǒng)是由加州大學(xué)伯克利分校的機(jī)器人實驗室Autolab的研究人員創(chuàng)建的，它在幾年前代表了技術(shù)的極限。機(jī)器配有一個兩根手指的“鉗子”，可以拿起像螺絲起子或鉗子一樣的物件，然后把它們分類到不同容器里。
鉗子比五個手指更容易控制，而制造一個操作夾鉗所需的軟件也不那么困難。它可以處理一些不太熟悉的物體。比如，它可能不知道什么是餐館式的番茄醬瓶子，但是它知道瓶子的形狀和螺絲起子類似。但是，如果這臺機(jī)器遇到的東西與它之前所遇到的不同——比如一個塑料手鐲——可能就會處理的不太好。
拾取
大家都希望有一個能撿起任何東西的機(jī)器人，包括它以前從未見過的東西。這是其他Autolab的研究人員在過去幾年里所建立的機(jī)器人。
這個系統(tǒng)仍然使用簡單的硬件：一個夾子和一個吸盤。但它可以撿起各種各樣的隨機(jī)物品——從剪刀到塑料玩具恐龍。
該系統(tǒng)得益于機(jī)器學(xué)習(xí)的巨大進(jìn)步。伯克利的研究人員對超過1萬個物體的物理模型進(jìn)行了建模，確定了每一個物體的佳選擇。然后，系統(tǒng)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分析了所有這些數(shù)據(jù)，并學(xué)會了識別每個物品的佳方式。在過去，研究人員必須對機(jī)器人進(jìn)行編程，讓它們完成每項任務(wù)。但現(xiàn)在，它可以自己學(xué)習(xí)這些任務(wù)。
當(dāng)面對一個塑料尤達(dá)玩具時，系統(tǒng)會意識到它應(yīng)該用鉗子把玩具撿起來。但當(dāng)它遇到番茄醬瓶子時，它會選擇吸杯。這個機(jī)械手可以成功地?fù)炱鸲嗉S機(jī)物品。
它并不，但是由于系統(tǒng)可以自己學(xué)習(xí)，它的進(jìn)步速度比過去的機(jī)器快得多。
鋪床
伯克利的研究人員利用新的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，在短短兩周的時間內(nèi)就整合完成了可以鋪床的機(jī)器人系統(tǒng)。這個機(jī)器人也許還不能地完成醫(yī)院的工作，但它已經(jīng)代表了顯著的進(jìn)步。
現(xiàn)在，只要通過分析數(shù)據(jù)，這個系統(tǒng)就可以在一小段時間內(nèi)學(xué)會鋪床。在學(xué)習(xí)時，系統(tǒng)會分析鋪床過程中的每一個動作。
移動
在伯克利的BAIR實驗室里，另一個系統(tǒng)正在應(yīng)用其它的學(xué)習(xí)方法。這個機(jī)械手臂可以用一個夾子推動物體，并預(yù)測它應(yīng)該在的位置。這意味著它可以像你我一樣把玩具移到桌子上。
這個系統(tǒng)通過分析大量的視頻圖像來學(xué)習(xí)這種行為，這些圖像顯示了物體是如何被移動的。通過這種方式，它可以處理這種任務(wù)帶來的不確定性以及一些意想不到的動作。
未來
這些都是簡單的任務(wù)，而且機(jī)器只能在特定條件下處理它們。它們失敗的次數(shù)并不比成功的次數(shù)少。但驅(qū)動這些系統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法表明，在未來幾年內(nèi)將會繼續(xù)取得很大的進(jìn)步。
和OpenAI的研究人員一樣，華盛頓大學(xué)的研究人員正在訓(xùn)練機(jī)器手臂，這些機(jī)械手臂擁有與人類相同的手指和關(guān)節(jié)。
這比訓(xùn)練一個夾鉗或吸盤要困難得多，一個模擬人類的手應(yīng)該能夠以多種不同的方式移動。因此，華盛頓的研究人員通過模擬周圍的環(huán)境來訓(xùn)練他們的機(jī)器手臂。
在OpenAI，研究人員正在以同樣的方式訓(xùn)練他們的 Dactyl 機(jī)械手，這個系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)字母積木的過程積累了大約100年的訓(xùn)練經(jīng)驗。這一數(shù)字模擬在成千上萬的計算機(jī)芯片上同時運(yùn)行，得以將訓(xùn)練時間壓縮到兩天。它通過反復(fù)的嘗試和犯錯來學(xué)習(xí)這些任務(wù)。一旦它了解了模擬時的工作原理，它就可以將這些知識應(yīng)用到現(xiàn)實世界中。
許多研究人員質(zhì)疑這種模擬訓(xùn)練是否使成果只停留在理論層面，但就像伯克利和其他實驗室的研究人員一樣，OpenAI團(tuán)隊已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。他們在模擬訓(xùn)練中引入了一定的隨機(jī)性——它們改變了手和木塊之間的摩擦力，甚至改變了模擬的重力。在模擬的世界中，學(xué)會處理這種隨機(jī)性后，機(jī)械手就可以處理真實世界的不確定性。
今天，Dactyl所能做的只是旋轉(zhuǎn)一個方塊，但研究人員正在探索如何將這些技術(shù)應(yīng)用于更復(fù)雜的任務(wù)。比如制造業(yè)，無人駕駛飛機(jī)，甚至是無人駕駛汽車。
(原標(biāo)題：機(jī)械手臂進(jìn)化之路：距離像人手一樣靈活還有多遠(yuǎn))
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