机器人技术被认为是21世纪*具变革性的技术之一,而一个领域*前沿的技术也将**着一个行业未来的发展方向,小编为您盘点2016年机器人领域十大技术突破,下面一起来看看吧。

    2016年,人工智能与机器人是科技行业*火热的名词之一。尽管机器人这个词被创造出来几近百年了,但之前一直都是存在于科幻作品与人类的美好幻想之中,直到今天随着技术的成熟演变,才开始逐渐产生使用价值并走人们的生活。

    机器人技术被认为是21世纪*具变革性的技术之一,尽管霍金等科技界的先知频频发言警告人工智能与机器人技术将可能导致人类文明的覆灭。但历史证明人类文明的车轮从未停止,停止追求的人类文明也会失去繁衍生息的意义。而一个领域*前沿的技术也将**着一个行业未来的发展方向,小编为您盘点2016年机器人领域十大技术突破,下面一起来看看吧:

    1.IBM研制出世界**人工相变神经元

    IBM在苏黎世的研究中心已经创造了世界上**个人工纳米随机相变神经元,确切的说IBM已经创造了500个人工纳米随机相变神经元,并用他们处理了信号,正如我们人类的大脑一样。

    这是一个引人注目的突破,他们用的是我们熟悉的材料,并且像人类神经元一样,用很低的能量消耗超高速的传递信号,更重要的是他们像生物神经元一样,具备随机性,他们产生的信号总是略有不同。

    和我们人类的神经元一样,IBM的人工神经元由树突、神经细胞膜、核、轴突组成。而*关键的技术在于神经细胞膜。在人体中,神经细胞膜是双层脂质结构,他不导电,但是当树突端积累足够的能量,他会产生自己的生物电流,并沿着轴突传递至下一个神经元。

    IBM人工神经元的神经细胞膜由一块方形的GST锗锑碲合金组成,这种合金是一种很容易产生相变的材料,可处于晶相、非晶相两种状态,晶相下GST合金是绝缘的,而非晶相下GST合金是导电的。

    与生物神经元相同,输入端累计电流,GST合金由晶相慢慢相变为非晶相,*终电流通过,产生神经信号。而一段时间后,GST合金会恢复为晶相,神经元重置。而且GST合金每次重置后都会和之前略有区别,这就产生了随机性。

    到目前为止,IBM已经建立了一个500个人工神经元组成的神经网络,也许在不远的将来,我们就可以拥抱人工智能的到来,让我们拭目以待。

    2.新算法让波士顿动力机器人实现类人平衡力

    如果有人统计一下人们对双足机器人的**印象是什么,“容易摔倒”**会名列前三。

    但是,新一代的双足机器人**会让你大吃一惊。如今,它们不但可以平衡的行走,甚至还可以越野了。

    通过一种新的控制算法,美国佛罗里达州人机认知研究所(FloridaInstituteforHumanandMachineCognition,IHMC)的机器人实验室实现了拟人的平衡能力。

    该算法的测试使用了波士顿动力公司(BostonDynamics)的Atlas机器人,在算法的控制下,Atlas现在可以平稳的走过一段崎岖不平的水泥砖路。从动图中我们可以看到,Atlas的行为和人类基本无差:首先把脚轻轻地踩上去,判断地面的承受能力,接着通过调整身体和手臂来实现平衡。

    在解释此项技术的论文中,研究人员表示“机器人通过对足中心施展压力来探索接触面,根据探索阶段中足的旋转勾画出可以受力的平衡点”。通过探索和计算,机器人可以决定如何“踩下去”。它还会通过上身的运动,比如挥胳膊,来保持或找回平衡。在测试中,它可以走过崎岖不平的水泥砖路。

    3.能**锁定并杀死癌细胞的纳米机器人问世

    来自加拿大**学府——麦吉尔大学,蒙特利尔大学和蒙特利尔工学院的研究者们经过合作,在癌症**领域取得了一项重大突破。他们研制出一款纳米机器人,可以在人体血管内运行,精准地锁定癌细胞并投递**。这是目前世界上*先进的**投放系统,因为它完全不会损伤正常人体组织和器官;此外这意味着病人可以大大减少要服用的**剂量,从而减少这些**带来的副作用。

    根据蒙特利尔工学院纳米机器人研究中心项目负责人,SylvainMartel教授所言,每一个纳米机器人携带不少于一亿数量的**,每个**都生有鞭毛并且能自我推进,它们携带充足的**,进入人体后就开始寻找需要****的部位。并且,**受到的推动力都能让它们深入肿瘤内部,有效瓦解肿瘤。

    这个过程,具体说来就是,一旦纳米机器人进入肿瘤,它们会开始搜寻那些氧气被耗尽的地方,就是“缺氧区”,然后把**送达那里。肿瘤细胞的快速增殖需要消耗大量氧气,从而制造出“缺氧区”,也就是肿瘤细胞的活跃和聚集地。直到现在,这些“缺氧区”都能抵制主要的**手段,包括放射疗法。所以Martel教授才会考虑到用纳米技术做出尝试。

    那么,为什么纳米机器人上的**具有自我推动力并能进入肿瘤内部呢?首先,它们的运动是通过纳米粒子制造的磁场产生的,会因为磁力吸引作用而快速移动;其次它们会通过一个“氧气浓度测量感应器”而发现肿瘤内部的活跃区域(即癌细胞增殖区域)并且留在那里。一旦我们能通过计算机控制磁场的产生,就可以控制这些**的去向并让它们发挥作用了。

    该纳米机器人的研发小组认为,随着纳米机器人投入应用,更为先进的干预**手段也会被发现。大家都知道,化疗和手术、放疗一样,是**癌症的三大手段之一,但是由于化疗**的选择性不强,在杀灭癌细胞的同时也会不可避免地损伤人体正常的细胞,从而产生严重的副作用。而纳米机器人的产生,可以帮助化学**精准投放到需要杀死的细胞处,从而降低乃至消除化疗的副作用,还能提高这种**手段的效率!

    4.斯坦福大学研制潜水机器人探测17世纪沉船

    一支来自斯坦福大学的团队研制了一款名为“OceanOne”的、能探索水下世界人形机器人。它的背面安装了计算单元、电池、推进器,能像真人一样游泳。它身高5英尺,使用人工智能和触觉反馈系统,向终端传递机器人所持东西的感受。

    *开始,OceanOne是由阿联酋的阿卜杜拉国王科技大学提出的概念构想,是想它来检测红海中的深海珊瑚。然而他们对工程解决方案非常头疼,于是他们联系了斯坦福团队的人,一起打造了这款水下机器人。

    初次航行,OceanOne就帮助了潜水员从接近法国海岸打捞一艘沉船LaLune。沉没于350年前的LaLune,沉入100米深的水底,因为OceanOne,到今天才露出真容。潜入100迷深的水底这样的任务对人类潜水员来说很危险。

    在OnceanOne工作时,“手臂”上的力量传感器会向操控着发送触觉反馈,还能在潜水艇中感知干燥物体的重量。它的“大脑”会与触觉传感器协同工作,确保手臂不会破坏物体。内置的航海系统还可以让它在海洋中保持身体稳定。

    除了*牛的可抓取物体的手部(上面有许多摄像头,可以用来“看清”水下物体)以外,OceanOne还配备了各种传感器,包括压力传感器,扭力传感器,航向传感器等等;全视角摄像头可以用来导航,探测环境地图;而且它还配备了个“黑匣子”,叫多普勒计程仪,除了检测航程外,还可以预测当下状态。

    研制团队说:“我们很自然地把人和机器人结合在一起,赋予了机器人像真人一样的直觉、专业和认识能力。人和机器人一起工作,两者互相结合,可以进行一些对人来说比较危险的工作。”

    OceanOne目前还是原型,他们在计划进行一系列实验来体现OceanOne双手的灵活性和敏感度。如果试验成功的话,OceanOne可以用来研究中生珊瑚礁,这种珊瑚礁生长在很深的水里,目前人类对它的认识还很少,然而这种珊瑚礁越来越少。也许不久之后可以通过OceanOne,在不打扰中生珊瑚礁的情况下,在水下对它们进行研究,让我们了解中生珊瑚礁的低光适应和繁殖能力。

    5.哈佛科学家研发出世界上**个全软体机器人octobot

    据TechnologyReview报道,哈佛研究人员通过巧妙的设计,研发了世界首款能够自主移动的全软体机器人“Octobot”。哈佛研究人员表示Octobot是首款完全独立的软体机器人,没有硬电子元件,没有电池或计算机芯片,并且也不需要连接到计算机就可以自主移动。

    Octobot是一款柔软的小型机器人,手掌大小,章鱼形状,看上去就像是在小孩生日聚会上能够见到的那种新奇的小玩具一样。虽然外形小巧,名字也略显古怪,Octobot的出现却代表着机器人技术取得了巨大的进步。

    软体机器人是一种新型柔韧机器人,可以仅用空气来驱动。科学家*新研究的软体机器人是采用纸质和硅橡胶制成,能够弯曲、扭转和抓起自身重量100多倍的物体。软体机器人的设计灵感是摸仿人类的内部构造或昆虫的外形架构等,尤其是后者。

    院力学系副教授李铁风说:“软体机器人的动力不是靠传统的硬质电动机或马达,而是靠类似人工肌肉的,受电刺激会动的高分子材料来实现的。在世界上属于非常前沿的研究。”

    作为一项新的交叉研究,柔性体机器人结合了柔性电子、仿生力学、生物学、智能高分子材料、人工智能、3D打印等前沿科学技术。李铁风告诉记者,软体机器人有许多优势。它的硬度、柔软度和可拉伸程度跟人体的皮肤和肌肉很接近,当它穿在人身上,跟人互动接触时,亲和性很好。软体机器人受到外界冲击和破坏时不易损伤。软体机器人容易被先进的技术,比如3D打印等方式来制造,成本比较低廉,可以像硅胶、橡胶等玩具一样被大批量制作。

    6.德国科学家开发出了能感知疼痛的人工神经系统

    据国外媒体报道,德国科学家开发出了一套人工神经系统,可以让机器人感觉到疼痛,使其在面对潜在危险时能迅速做出反应,避免受到伤害,同时,也能保护站在身边的自然人类。研发人员介绍说,让机器人感觉到疼痛,其实并不困难,只需要在机器手臂上安装一个类似手指的传感器,他们就能探测到环境的压力和温度,而且这套系统也能把收到的感觉进行分类:轻度、中度和重度疼痛等等,依照不同程度的疼痛,启动相应的保护机制。

    事实上,如果编程者的数据足够强大,机器人的胳膊在被女朋友咬了一口之后,脸上甚至会出现一个痛苦的表情,且能跪下来发誓,再也不会偷看街上美女了。

    这种机器人不仅能够迅速对于可能损害其系统的行为作出反应,而且还能够保护与他们越来越来亲密合作的人类。

    科学家们根据“人类疼痛研究的成果”来设计机器人的神经系统。他们在一个机器手臂上安装了一个指尖感应器,这个感应器可以检测压力和温度。

    德国汉诺威大学的研究人员正在开发的这个系统,可以让机器人“检测和分类不可预知的物理干扰,评估它们可能对机器人造成的损坏程度,并启动相应的对策。”

    正如人类神经元会传递疼痛感一样,人工神经系统也将会传递被机器人分类为轻度、中度和重度疼痛的信息。

    研究人员约翰内斯-库恩(JohannesKuehn)说,“疼痛是保护我们的系统。我们会自动地远离疼痛的根源,从而免受伤害。”

    7.美国开发新型自愈材料,可研制人造肌肉

    美国《先进材料》杂志在一篇论文中,介绍了加州大学河滨分校科学家汪超(音译)与同行联合开发的一种拥有自愈能力的透明、高延展性导离子材料。这种材料可赋予机器人发生机械故障后的自愈能力、延长电动汽车及锂离子电池使用寿命,以及改善医学和环境监控领域中生物传感器性能等,应用潜力广泛。

    新研究**将自愈性材料与离子导体“合二为一”。自愈材料能自动修复使用造成的损耗、延长使用寿命并降低成本;而能让离子在其内流动的离子导体,在能源储存、太阳能转换、传感器和电子设备中扮演着重要角色。汪超表示:“研发集多种优越性能于一身的材料是科学界多年未解的难题,现在我们成功做到并已着手开发其相关应用。”

    论文联合作者、科罗拉多大学博尔德分校副教授克里斯托弗?开普林格之前研制的离子导体,能为人造肌肉供能并用其制成透明扬声器,但出现机械故障后不能自我**。不能自愈的原因在于,这些聚合物内含的共价键在电化学环境下会发生反应,降低材料的性能。汪超利用离子偶极作用,让带电离子与极性分子之间耦合,从而大大提高了离子导体的稳定性,*终研制出集多种优越性能于一身的新型自愈材料。

    这种橡胶类柔软材料成本低、易生产,能延展到初始长度的50倍。当剪断后,在室温下24小时内即能重新连接起来(自愈),且自愈后仅5分钟就能再次延展两倍。

    汪超团队还利用新材料开发出新型人造肌肉。这种人造肌肉由三层材料堆积而成,上下两层是能导电和自愈的新材料,中间层是透明的非导电橡胶类薄膜。他们施加电信号发现,人造肌肉能像人类二头肌一样开始活动;更重要的是,当其断裂成两段后,不依靠任何外来刺激就能恢复到与切断前相同的性能水平。

    8.美大学研发迷你机器人可弹跳至10倍身高

    据英国《每日邮报》12月6日报道,美国加州大学伯克利分校又有新动态,继bushbaby之后,一款名为Salto的机器人横空出世,号称世界上*敏捷的垂直弹跳机器人。

    这款称为Salto的小机器人虽仅有手掌般大小,但弹跳力惊人。Salto能够完成一连串垂直跳跃、弹离墙面及垂直弹跳等动作,高度可达每秒1.75米。Salto的重量仅为100克,充分伸展时身高也仅为26厘米。设计者希望这款跳跃机器人能在未来用于搜索和救援任务中。

    为了设计出这款机器人,加州大学伯克利分校的工程师们专门研究了动物王国中垂直跳跃能力*强的动物——非洲婴猴。婴猴能在短短四秒内完成五次垂直跳跃,*终达到8.5米(约27.8英尺)的高度。一项研究表明,机器人Salto能实现婴猴78%的弹跳能力。

    加州大学伯克利分校的教授兼仿生微系统实验室(BiomimeticMillisystemsLab)的***罗纳德?菲林介绍道:“这些机器人未来可在倒塌的建筑物上作业。我们的设想是,这些配有传感装置的机器人能够捕捉到坍塌大楼里受困人群的求助声音,识别碎石堆的危险程度是否适合开展救援活动。这些机器人也能在陡峭的火山口壁开展勘探工作。”

    该类弹跳机器人也能在**上发挥作用。哥伦比亚大学计算机科学领域的教授彼得?艾伦(PeterAllen)认为:“跳跃机器人在**应用和监测上也会大有作为,它们能够跨越栅栏、墙壁等垂直障碍物。”

    9.仿生软体机器人问世,光线驱动形似毛毛虫

    来自波兰华沙大学、意大利LESN研究所和英国剑桥大学的科学家们共同协作开发了一种软体机器人,体形大小与毛毛虫相似,采用光力学液晶弹性体设计,由带图案的感光弹性条制作而成,可以通过调整运动形态模拟自然生物的步态。

    这种软体机器人可以适应多种复杂环境,例如它可以爬上斜坡、穿过夹缝、拖动10倍与其自身体重的物体,未来具有多种应用可能。

    制造出能够模拟自然生物运动的机器人一直是科学家们的梦想,然而经过数十年的努力,他们制作出的机器人并不理想,大都依靠电力或气压传动装置驱动,且骨架和关节通常比较僵硬。

    在自然界中,许多软体生物可以依靠柔软的身体在栖息地附近爬行。例如蚯蚓、蜗牛、昆虫的幼虫等无足动物,在复杂的环境里,反应敏捷,可以快速蠕动、爬行。由于提供动力和远程控制存在难题,目前制造出的大部分软体机器人体形很大,长度至少为几十厘米。

    液晶弹性体((LCEs)是一种智能材料,在可见光的作用下可以随意改变形状。利用现代高新技术和预定义驱动应变,可以将这种智能软材料制作成任意形状的三维模型。不需要任何制动器,这种由光感应引起的形变就可以驱动单个液晶弹性体进行运动。

    项目带头人、波兰华沙大学物理光子纳米结构设备教授PiotrWasylczyk表示,设计软体机器人需要运用全新的机械学原理和动力监控原理。目前,我们已经开始向自然界学习,将自然进化遴选出的生物特性应用到设计中去。

    专家们希望,采用新的自动学习材料、制造技术和设计理念未来可以制作出毫米级和微米级可以游动或飞行的软体机器人。

    10.阿尔法狗战胜李世石,人工智能在棋艺界再进一步

    2016年科技界*具轰动效应的新闻,非3月份那一场阿尔法狗与李世石的“人机大战”莫属了。

    自IBM“深蓝”在1997年打败了国际象棋**卡斯帕罗斯后,距今已有19年时间。但是无论是技术人员还是专业棋手,都认为深蓝在围棋领域依然没有能力,都认为围棋是机器难以突破的。

    然而人类很快就被打脸!北京时间2016年3月9日下午15时,经过三个多小时鏖战,九段李世石,向“阿尔法围棋”(AlphaGo)投子认输。这是人类**围棋选手**次输给计算机。

    谷歌的阿尔法狗,与深蓝相比有两方面巨大的提升。一方面是机器本身的技术能力有了质的变化,硬件水平较1997年有成倍的提升,阿尔法狗的计算力是当时深蓝的三万倍。但是,即便三万倍,也不足以解决围棋和国际象棋之间搜索空间的巨大变化,围棋变化的数量超过了宇宙中间所有原子的数量。

    另一方面,就是算法上面的巨大提升。1997年时,机器是粗暴地进行搜索,而人类有棋感,会思考这几步棋比其他几步棋更有优势,特别是在围棋里面。让人类骄傲的是,看到机器开始逐步学习人类的思考,用了深度学习方法,一种神经网络的技术,模拟了人类大脑皮层的运动,使机器获得了棋感。机器一旦获得棋感,会比人类掌握得更好。

    棋感加计算力,构成阿尔法狗战胜人类的基础,这种能力的提升也是多年来行业共同努力的结果。

    深蓝计算不过围棋选手,主要因为IBM当时只是要以此为噱头体现自身设备的计算能力,从而扩大销售。而谷歌是要用搜索引擎或者未来的服务帮助消费者解决问题。谷歌预测,在未来谷歌的搜索引擎里面,十个问题中会有七个半不是仅给你网页链接,而是给你直接的答案。所以谷歌相信人工智能变**类的一种服务,谷歌的DeepMind团队也是以提升机器智能为使命进行工作的,这和IBM深蓝的出发点和路径也是非常不同。

    （原标题：2016机器人领域十大前沿技术突破）