机械工程教授Matei Ciocarlie 制造具有智能头脑和身体的机器人
自1960 年代初机器人首次进入工厂车间以来，自动化已日益成为日常生活的事实。但在将近七年的时间里，这主要意味着简单的机械制造。尽管有最细致的编程，但涉及操作和灵巧的复杂体力任务在很大程度上仍然是禁区。即使人工智能在过去十年变得更加聪明——在疾病诊断和扑克锦标赛等领域击败了人类——机器人仍然落后，因任何杂乱无章或普遍混乱的环境的存在而感到困惑。或者换句话说，现实世界。
这些智能机器为何如此愚蠢？主要是因为虽然神经网络学会了在抽象领域超越我们，但将这些大脑转化为身体能力是一个完全不同的问题。考虑一下触觉：由于缺乏我们与生俱来的精致敏感性，机动手被简化为真实事物的完全拳头版本，无论它们的神经引擎有多么强大。
这一切都在改变。
机器人学家Matei Ciocarlie 通过开创一种新的触觉传感方法，为机器在我们崎岖不平的环境中导航开发了新方法。他的更智能的机器可以同时操纵前所未有的物体范围，像人类一样自主校准它们的力量，以根据任务要求轻柔或有力地抓握，甚至可以帮助那些在自己手中失去功能的人。最近，他也在处理新环境。他一直在为美国宇航局的Astrobee 机器人制造机械数字——一种目前绕地球运行的零重力助手，它在国际空间站帮助做家务。
管Astrobee 设计的任务看起来很普通（盘点、记录实验、转移货物），但底层技术远非常规。事实上，赋予像 Astrobee 这样的机器人灵巧性是人机协作的一个完美例子，这种协作才刚刚成为可能。
“机器人为计算机程序提供了物理体现，”Ciocarlie 说。“移动质量和原子需要一种完全不同的智能，而不仅仅是虚拟位。”
使您的研究充满活力的大创意是什么？
我们受具身智能理念的驱动——物理机器人在困难的环境中展示复杂的运动技能。由于机器人缺乏真正的通用技能，如操纵或移动，人们仍然需要在许多领域执行危险或容易受伤的任务。我们认为这些技能可以通过结合机制设计、感知、规划和学习来实现——换言之，将智能头脑构建为智能身体。
国际空间站上的AstrobeeCiocarlie 的抓手
您的工作不仅对现实世界产生影响，还会产生超凡脱俗的影响。与NASA 的合作是如何产生的？
几年前，我们设计了一个栖息夹具并在我们的实验室中构建了第一个原型，然后我们将设计开源。美国宇航局艾姆斯的人发现了它，并为他们的Astrobee 机器人进行了飞行认证。Astrobee 可以使用我们的抓手抓住扶手（从而在不必悬停时节省电力），还可以使用更复杂的技能，例如海军研究生院航天器机器人实验室开发的“天体飞行”，如图所示在轨道上，还可以使用我们的抓手抓住支撑导轨。
最终，我们发表了一篇关于它的联合论文。一件好事是，在我们这边，我们有一名本科生、一名硕士生和一名博士生都在研究它。并不是每个学生都可以说他们建造了一些进入太空的东西。
但我们并没有就此止步——我们着眼于更复杂的操作。后来，我们开始了一项由 NASA 早期空间创新计划赞助的为期四年的项目，旨在为 Astrobee 等机器人研究更多功能的手。多年来，许多学生都在研究它，我的机械工程师同行迈克·马西米诺教授，他本人也是一名前宇航员，他一直在帮助我们。创建太空机器人面临着独特的挑战。这样的手必须非常小才能放入 Astrobee 的有效载荷舱内，因此我们无法负担使用许多执行器或传感器的费用。相反，我们能够将智能行为设计到手的机制中，即使使用单个电机和非常有限的感应也能实现多功能操作。
我们的手是一件极其复杂的机器——从机械上讲，它们是力量、灵巧和惊人的灵敏度的奇迹，每平方厘米有 400 多个微型触摸传感器。一台机器怎么可能竞争？
毫无疑问，我们相信我们的手是使我们成为人类的关键部分。这个想法更进一步：在自然界中，智慧和具身似乎总是深深地交织在一起。例如，经典实验表明，新生动物需要与世界进行身体互动才能学会理解它。此外，在自然界中，身心总是一起进化，彼此优化，完美共生。回到操纵，有证据表明，如果没有数百万年前开始的解剖学改造，以改善杵状指和投掷，人类的手永远不会有机会在键盘上输入智能思想，这最终导致了你提到的机械奇迹.
有证据表明，如果没有数百万年前开始的解剖学改造，人类的手永远不会有机会在键盘上输入智能思想，以改善杵杵和投掷。谈到人工智能，人们一直在谈论神经网络和深度学习的进步。但是要创造一个真正的智能机器，大脑需要多少钱？换句话说，我们有多少智力实际上存在于我们的身体感官中？
这是一个很好的问题：我们生活在人工智能时代，但人工智能生活在哪里？就在脑子里？我们不这么认为。感知显然很重要：机器学习算法在从数据中提取信息和识别关键模式方面越来越好，但如果一开始就没有信息，那么世界上没有任何软件可以提供帮助。但传感器以外的物理机制也可以是智能的。如果我们将智能定义为对不可预见的情况做出适当反应的能力，我们会在机器人设计中看到很多这样的例子。
一个例子是柔软、被动顺从的机器人手，无需任何计算即可自动匹配抓取物体的形状。这是我们通常所说的“机械智能”的一个例子。虽然机械智能和计算智能都很强大，但我们相信最大的潜力在于它们一起开发并相互补充。正确的硬件特性可以使大脑更容易开发，并且我们可以确保我们不会包含任何大脑无法使用的硬件复杂性。例如，如果我们没有一个明确的计划来处理运动控制或运动中的这种复杂性，那么构建一个具有5 个数字和 20 多个单独铰接关节（就像人手一样）的机器人手是没有意义的规划。
您对地球上的哪些发展特别感到兴奋？
我们正在研究具身智能的机械、感官和计算方面。例如，我们一直在研究人们如何使用操纵机器人，正如我们的项目为非机器人专家开发方法来直观地遥控可能与人手不同的灵巧机器人手，并使用紧凑、不显眼的传感器，例如可以读取肌肉发出的电脉冲的前臂带。
回到人类的手，我们也希望使用机器人技术来帮助那些失去他们的人或恢复他们的操纵能力。通过与哥伦比亚医疗中心康复和再生医学系的密切合作，我们正在为中风患者开发一种机器人手矫形器，并测试其作为帮助佩戴者进行日常活动的辅助设备和作为康复设备的潜力这有助于他们恢复受影响手的使用。
