波士顿动力的Atlas机器人,可能与你无

健行学宫第5课

我从没想到过自己会转行从自控领域走到了健身领域。

但更没想到的是,在做教练的过程中我知道了人体的意识转化为动作就是一个闭环控制系统。这样我其实又干回了老本行——通过观察对象的动作模式,分析肌肉的传感器或执行器是否出现了问题,然后再通过动作的训练修复这些。尽管控制对象不同,但是有个相通的方法。

但今天这种想法将继续改变,那就是——连控制对象的界限也在变得越来越模糊,我们将越来越难以定义人与机器的区别。目前虽然仍处于机器人发展的初级阶段,但已经够让我们惊叹和深思了。

大家说,如果能活到那一天,有两个工作内容,一个是训练机器人的神经网络,让它学会做体操,另一个是训练更换了高科技下肢的人类运动员,提高跑步成绩。这算是一个职业还是两个职业呢,到时候该叫我健身教练呢还是控制工程师呢?

我自己并没有答案,我也不知道我的有生之年有没有可能面临这个问题。

说到波士顿动力,大家为什么觉得惊叹,因为那个后空翻吗?而我觉得大家很有感觉的原因是它更像人了,尽管还没到那么像的程度。

它的种种动作与行为都让我们产生了强烈的认同感,在90%相似度以下时机器越像人,人对机器就越有好感。这就是“恐怖谷效应”,Atlas处在我箭头所指的爬坡阶段。

波士顿动力有“虐待”新机型的传统,这个用棍子戳倒的视频会让一些人产生不舒服感觉,这很正常,你已经和Atlas产生了联系感,就像你看到下面的摔倒视频会感觉它很可爱一样。

Atlas在外形上不如很多其他的人形机器人,但它的动作模式很像人。

这个不是没有原因,波士顿动力公司本身就来源于MIT的仿生实验室。如果翻翻人家的家谱,你会知道Altlas不光使用了双足平衡模式,还使用了类似动脉的液压系统,使用了类似骨头的格状中空结构,这些都是有意贴近人类结构设计的结果,并最终产生了最像人类的机器人。这和一些裹着人形皮囊的Siri手机有着天壤之别。

我们人类笼统的说有八个方向基本运动模式,前俯(弯腰),后仰(伸懒腰),左旋,右旋(转体运动),左上到右下,右上到左下(投掷棒球,网球发球),左下到右上,右下到左上(打高尔夫球,羽毛球反手高远球)。可以说所有的人体运动都是由这八个方向基本运动模式组合而成。而且人类之所以称作人类,也是因为有其运动的独特模式,比如这八个基本模式组合成的走路动作,其间的动作模式(你也可以理解成各关节的活动顺序)就定义了我们和猩猩的行走是有别的。

我们看看Atlas会做几个?

前后跳跃的动作就是俯仰动作模式的整合,在起跳阶段躯体伸,下落阶段制动,躯体曲。

旋转度跳跃就是左右旋转动作的整合应用。

走路,跑步可以看做是机器人在交叉方向上的综合应用,不在波士顿动力最近发布的这个视频内,但之前发布的PETMAN走路视频也很不错,虽然看上去笨拙了点儿,但如果不告诉你这是机器人,你也许分辨不出是不是人在走路。

你看,Atlas能做到所有的人类主要动作模式,而且它在动作整合的结果上显然是令人惊叹的。

而且从结构上说,Atlas也将人体的主要活动枢纽模仿得很像。比如可以对照出人体的核心,髋关节,肩关节,这三个主要关节。这三个关节只要协调好,力量传导会很高效,能够发挥出人类的最大潜力。我们可以看看做后空翻时,Atlas与人类的对比。

动作模式是一样的。起跳后先有一段躯干静止在空中的过程,此时双腿在空中迅速靠近中部身体重心,缩成了团后,刚才腿部的动能转化为躯干的旋转,躯干快速的旋转并同时落地,着地后屈膝缓冲,最后由蹲为站。我们可以知道,这和人类相差无几。

然而现在看来,机器人和人类不同的地方也很明显。

我们可以看到它在走路时依然笨拙,可它又能够做出像运动员这样极少数人才能够做出的动作,这和真实的人类又非常的不同,这是为什么?人类总是先能做好基础的动作了,才能够做更难的动作出来。如果一个人走成了上面视频的那样,怎么能期待他会做后空翻这样的高难动作?

其实多想想也不奇怪,仿生学本身就不是大家想象中的那样。你或许还以为雷达是科学家受到蝙蝠的启发才开发出来的,实际上并不是。众所周知,雷达在二战时期就已经投入实战了,雷达的原理是人类自行设计出来的。直到年科学家使用电子测量器,才证实出蝙蝠发出超声波定位。只能说人类经过思考解决了的问题,后来发现生物界经过千百年的进化也出现了一样的解决方案,英雄所见略同而已。

比如Atlas,使用了人形结构,这算是对人类的仿生。但之后的事情则不一定与人类完全一样。比如我之前所列出的,使用了动脉形状的液压系统,仔细看,其实是为了更良好的散热,而不是像人类那样让血液变成能量通道。关于控制策略,目前更是与人类有本质不同,Atlas目前最可能使用的仍然是经过良好调试的ZMP算法,不是对人类大脑的仿生,比如神经网络。也就是说,这是被设计出的控制策略,尽管这个控制策略也对人体的步态模式进行了仿生,但深度远没到仿生大脑这个层次。

研究表示,波士顿动力在机器人站稳期间,采用踝策略调整身体平衡,小扰动采用髋策略调整身体平衡,大扰动采用胯部策略调整身体平衡,这一点和真实的人类相差无几。

平时你站立的时候利用踝关节调节身体的平衡,站立中接球的时候髋关节会活动来提供缓冲,别人重推你一下你会向前踉跄以防止摔倒。这一点你在Atlas上看得很清楚。

然而这只是结果相似罢了,机器与人的实现途径完全不一样。人类出生什么也不会,只能躺在床上。在一年半内自己通过探索学会了翻身,坐起,蹲下,站立,勉强的走路,直到6-7岁才能够像成人那样熟练的走路。人类的运动机能是不断训练发展而来的,不会出生就有。

而且,如果不做训练,人的运动机能会退化,比如你天天坐在电脑前上网,出门就容易驼背和探头,这都是由于你的身体俯仰功能(后链)退化导致的。然而这台机器当然不会出现这个问题,走路是写在芯片上的程序,Atlas在不断电躺在床上10年后不会出现不会走路的情况,机体可能老化,程序不会变化。

换一个角度考虑,如果Google没有卖掉波士顿动力,而且坚决的在Atlas身上推进deeplearning并且成功,那么前两天的视频标题就会是“突破围棋界,Atlas30分钟就能自己学会走路,2小时后会后空翻”,你的感受会是什么呢?这就是“恐怖谷效应”的后半句——如果机器人与人类的相似度在90%到%之间,那末人类将产生巨大的反感——2小时就学会了后空翻的Atlas,48小时后会了什么呢?这种机器人霸权会不会控制在单一组织手里呢?

使用了深度学习的Atlas不光是形态上对人类的仿真,更是灵魂上对人类的仿真。哦不,是做得更好。你和Atlas对打,它的强度是你的m倍,它的响应速度是你的n倍,它的策略解算时间是你的k倍。你在受到kg的重量时会骨折,使用中空碳纤维网格结构的Atlas在受到2吨压力时也没有问题;你要学习00小时才能掌握一门技能,而Atlas只需要几秒钟。看看下面的情节,你觉得在未来,你和Atlas谁更有可能做到Neo的程度?

未来又会怎样?可能是这样——

年,某年轻人在大学寝室中使用英伟达显卡做遗传算法,成功让乐高玩具行走

年,某公司研发的搏击机器人“缠雅塔”赢得当年MMA冠军,人类对手提出申诉,认为该机器人使用的绞技人类不可能达到这么大的力量做到。该机器人的调试工程师的后台显示当时最大出力没有问题,然而有人声称该公司篡改了实时数据

年,“机器人员工”占比达70%

年,美国实现了零人类伤亡控制古巴,占领该国10年期间一度只有数百人在绿区,然而被占领国达到了全域监控与巡逻

年,某人头颅成功嫁接到了机器身体之上,他的寿命从此取决于脑神经老化速度

年,人类吃喝用度全部由机器人生产并智能分配送至家,不必从事体力劳动。99%的人类从事服务业,健行学宫等健身专栏大受欢迎。运动,娱乐,创作占据人类90%日常时间。

年,伊朗与伊拉克宣战,背后则是两国的代理人战争。伊朗黑客侵入了对方黑掉了敌我识别系统,机器人将所有人形生物视为消灭对象。国与国的战争演变为机器人与人类的战争,巨大的实力对比让人类牺牲殆尽,人类联合抵抗阵线守卫先锋成立

年,守卫先锋终于在5千米地下实现了人脑与硅基神经网络的整合,人类不光有了机器人的所有能力,还有机器人所没有的创造力与自我意识。这时的人类,生物部分就只有大脑了。然而却有了新的可能,比如阿贡,冰门升起来吧,蛇皮走位等新技能,人类逐渐挽回败局

年,机器人进化出了意识,与人类和解,皆大欢喜。守卫先锋作为仇恨组织被迫解散。人类长期处于百年前奴役机器人的罪恶感中,机命贵组织兴起,开始占领议会,常委,杜马席位...




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