关于制作瓦力的想法和可行性分析

非常感谢王彦云的投稿。文章中提到的思路和问题,大家可以一起讨论和解决。

我要做的不简简单单是一个瓦力,而是一个平台,瓦力身上试验的也许是一个机器智能的模型。我在想如果成功了,怎么让所有的机器人都拥有这样的智能,我是想让各种不同功能不同配制的机器都能移植我的智能系统,所以瓦力身上一定是一个具有普遍适用性的可移植系统,不管是家里擦玻璃、地板的机器人,还是我想象的宇宙飞船的上的人机自然交流机器人,不论我自己做的瓦力还是日本那些技术(硬件)一流的机器人,它们都需要一套拥有基本听说读写判断决策的系统,就相当于只要是个人都要有相同的意识和思维供能。就是说我要做一个通用的机器人智能库,不然我花那么大力气只做一个会动的机器干什么!所以为什么要架构的那么复杂,若是只做一个单独思考的瓦力,我保证我学两年计算机用单片机就能做一个。是因为起点定的很高,才很难很有吸引力,也是造遥控车和机器人的区别。­

[关于机械方面的工作和前景]如果做瓦力,电影上给出的是一个完美的效果,真正的结构方面的设计皮克斯没有画给我们看。(写到这想到一个影评把瓦力这部电影概括成一句:亚洲爱情故事之全金属外壳)。所以想要做一个真正的会跑的瓦力,几乎所有的机械结构都要自己设计和重建,这一部分做起来也是最让人觉得有意思的。不可能造出完全和电影上性能相当的结构,因为机械的设计不容易,要找到合理的结构,既然做,设计就要达到一定的稳定性和可靠性,(瓦力的履带式设计几乎不能上楼梯!还要想办法处理)不过我从小就对机械电子感兴趣,也开始有想法来设计细节。可能需要大大小小的可变速的电动机和舵机,但是这些东西的原理和性能因为没有接触过现在还不了解。一想到设计机械我就想到了拆东西,我的“运动男人”牌自行车的链条也许用的上,最让人难弄的可能就是他的胳膊,瓦力的胳膊是液压式的,怎么弄?还有手的动力怎么提供?没办法弄可能就要改造成靠别的原理了。履带式的动力部分我已经有方法了(履带内侧加自行车链子),基本上很多零件没有现成的只能加工,需要设计好以后在电脑上模拟,如果合理就画出来拿去加工。以前都是自己小打小闹的弄,这次全部的外壳、履带、内部的结构都只能靠洗床加工了,这就需要懂机械和材料的人帮我设计,(现在高职念出来就能加工零件和模具)。我需要一个非常精通CAD制图的人和懂有限元分析的人,前者能加工非常精确的零件,后者可以在电脑上模拟各个部件的运行情况和可靠性。如果找不上可能就要自己学着来。下来的问题就是电子电路了,所有的电路控制怎么样让信号全部数字化,如何与智能系统之间连接,这些现在还没想过,不过预计到会有困难,我到时候要考虑如何在单片机之上做一个通用的接口,我不想过多的利用传感器,瓦力身上有两个摄像头、两个麦克风和别的几个传感器就够了,我宁愿花大力气让他靠两个摄像头分析距离、高度、身体姿态,也不要什么红外线测距之类的传感器来实现。但是既然是通用的系统,对这些设备的支持也要有,问题其实不存在,有了独立的智能就可以了,就像如果给一个人身上再加一个器官让人也能像蝙蝠一样超声波定位,大脑一定可以运用自如。摄像头部分也很难办,因为要用于识别,成像非常好、对焦快也要好的摄像头哪里去找,我也想像卡梅隆一样跑到索尼要求他们为我设计我需要的镜头设备(开玩笑),不过镜头式的对焦摄像头确实好,不过技术上太多复杂东西不好弄,电脑摄像头好找但是技术上规格太低!不能实时对焦感光度差,便宜的照相机?怎么改造,主要是它已经高度一体化了,不知道,到时候再想办法。我还能想象一种情况,因为限于条件,好的电池咱买不起,还有有些东西会太大装不进去,初期的瓦力可能会是这样的:后面拉一辆平板车,上面放着大块头的电池或者别的本应该装在肚子里的东西,等人类造出既廉价又小巧的高性能电池再给他装上。关于机械方面,最主要的还是在结构和原理的设计上;电子方面最重要的还是在信号的标准化和接口化上。

[关于我想尝试的方法]这里我跳过关于对强人工智能(像人一样有自我意识)能否实现的讨论,谁要是在这里纠缠不清你永远也做不出成果。我想要是好好思考一下大脑的工作机理,在一个计算模型上模拟一套“意识”,把一些别人没有想到的东西平衡的放进去,比如人的大脑会忽略一些无用的外界刺激,就是所谓的注意力,用什么规则存储和读取记忆,建立机器人的自身模型和周围的环境模型。这些很多都是关于系统架构的。再具体些,我最疯狂的想法是我想重写一个模拟机器人思维的操作系统,其实操作系统这个名字在这并不准确,我是想要一个完全纯粹的智能系统,我不希望在我的瓦力身上还跑着一个windows系统。系统可以自己改写一个Linux系统,但没有了操作系统工作量就太大了,我的摄像头、麦克风传入的数据流要怎么被分析,语音识别和语音合成要怎么加进去,一系列的数据的定义都要重做,但我是因为想要好的效果。我还试想要发明一个新的文件系统,以更好的达到智能所需要记忆的存取,可以分布式存储和关联,快速的提取和联想、强化,因为现在的文件系统根本无法满足要求。我不知道冯诺伊曼结构能不能再为人工智能优化一下,我有一台老IBM笔记本电脑,我打算完了拆了所有没用的外设,在上面运行我做的系统做为瓦力的大脑。要说到运算能力,我觉得也许可以考虑结合云计算技术,完了再讨论。有了整体的架构“全新的系统加上新的文件系统,找到一个合适的计算模型,就可以模拟意识了”。整体的架构上,机器人的系统是自我不断学习和完善的,所有的参数都是机器人不断的准确的,也相当于人,重复的多了就熟能生巧。机器自主学习和完善的方法应该从智能的结构上找出方法解决,一切功能如果从专门的地方入手,很容易实现,就像单独的语音、图像识别都实现了已经,但重要的还是要处理这些功能到底要怎么样运行在一个完整的意识系统上。我现在认为技术不是全能的,重要的而是创造性的方法,找到正确的方法比用技术去实现一个方法更有魅力。关于这些方法的思考建立在对生命本身的思考,人的自身有先进的机械结构,稳定性和精确性很高。人的意识从器质性方面看由神经元和我们目前还没有完全搞明白的结构控制,相应的我们有电子芯片也能模拟这些结构,从大脑意识方面看,人的所有意识和思想,对外界刺激和讯息做出的反应,都是建立在大脑独特的处理方法上,相应的我们可以在程序上创造性的开创一种模式,在它的基础上建立起机器人自己的思考方法,不断学习和准确自身的能力,这种方法是我相信的实现人工智能的新方法。比如一个人从出生到成张,婴儿不能准确的抓取,不能理解,不能控制身体的协调,不能实现注意力的有意识聚焦,但是大脑工作的模式决定了他可以完善自己,这期间涉及到他到底怎样建立起自我意识,怎样理解和记忆、学习,大脑怎样把自身和外界环境区别和统一起来,这些不是技术问题而是模式问题,这些更加坚定了我想朝这种方向尝试解决智能的问题。在这之间可能需要创造新的技术来支持,就是我提到的可能要改造操作系统,新的基础支撑系统,甚至新的计算机硬件结构,因为要做的是别人没想过的方法,当然要靠非常手段了。这些不比卡梅隆创造阿凡达的拍摄条件和设备容易,所以要花时间研究很多才行。­

[涉及到的技术]做机器人整体的分为机械部分,电子电路部分,单片机和控制接口部分,计算机人工智能部分。

机械部分需要设计、性能分析、绘图的相关知识,其中设计最重要也最难。

电子电路部分需要了解所有电机、传感器的性能,连接和控制部分需要有电子方面的知识,涉及到的整体供电、运动控制、状态确定、信息回馈等方面的诸多考虑。

单片机和控制接口部分需要对所有设备的信号汇总和控制,向上要与智能系统之间形成接口,需要单片机开发方面的知识。

人工智能是最难最复杂的部分,最基本的涉及到语音、图像识别,语音合成之类的功能性开发,系统架构方面的基础支撑性的开发,创造性的新模式的实现,数据处理、通信等几乎计算机各个方面的知识。­(王彦云)


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Tags:瓦力制作

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