一位倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)工走近一堆貨箱。貨箱的形狀、大小和顏色各不相同，被隨意地堆疊在一起。
設(shè)想一下，你可以看到搬運(yùn)工腦子里關(guān)于如何搬運(yùn)箱子的思維活動(dòng)，然后考慮一下該問(wèn)題的復(fù)雜程度。
許多貨箱都是標(biāo)準(zhǔn)的棕色，而且緊緊地壓靠在一起，使人很難看清楚邊緣。兩個(gè)箱子之間的分界線到底在哪里呢？還有一種情況是，箱子之間有間隔，并且沒(méi)有對(duì)齊。有些箱子被轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)，所以有一個(gè)邊緣伸出。在整堆箱子的頂上，一個(gè)小箱子斜放在兩個(gè)較大的箱子之間。大多數(shù)箱子都是普通的棕色或白色的紙板制成，但也有一些印有公司標(biāo)志，還有一些則是放在商店貨架上展示的彩色零售包裝盒。
當(dāng)然，人類大腦幾乎瞬間就能識(shí)別出所有這些復(fù)雜的視覺(jué)信息。工人能很容易地感知到每個(gè)箱子的尺寸和方位，并且似乎本能地知道他必須先搬開頂上的箱子，以及如何按一定的順序搬箱子而不使其余的部分坍塌。
這正是人類大腦逐漸進(jìn)化過(guò)程中所克服的一大視覺(jué)感知挑戰(zhàn)。工人成功搬動(dòng)箱子這一現(xiàn)象并沒(méi)什么了不起，但在這里提到的工人是一個(gè)機(jī)器人。更確切地說(shuō)，它是一個(gè)蛇形的機(jī)械臂，頭部是一個(gè)有磁力的挾持器。機(jī)器人的理解力比人要慢，它會(huì)先注視這些貨箱，略微調(diào)整視線，再思考一會(huì)兒，最終猛地向前抓起頂部的一個(gè)貨箱。這個(gè)任務(wù)雖然看似簡(jiǎn)單，但機(jī)器人這種遲鈍的表現(xiàn)幾乎全部來(lái)自于任務(wù)背后所需要的驚人的復(fù)雜計(jì)算?？v觀信息技術(shù)的歷史，我們至少可以知道一件事，那就是這個(gè)機(jī)器人很快將會(huì)得到一次速度升級(jí)。
事實(shí)上，設(shè)計(jì)和制造這款機(jī)器人的是硅谷的一家創(chuàng)業(yè)公司工業(yè)知覺(jué)公司（Industrial Perception, Inc.）的工程師，他們相信機(jī)器人最終每一秒就能搬動(dòng)一個(gè)貨箱。與此相比，一個(gè)工人搬一個(gè)貨箱最快需要六秒。不用說(shuō)，機(jī)器人可以連續(xù)工作，它永遠(yuǎn)不會(huì)疲憊或像人一樣背部受傷，當(dāng)然也永遠(yuǎn)不會(huì)提出任何賠償要求。
工業(yè)知覺(jué)公司的機(jī)器人令人驚嘆，因?yàn)樗軐⒁曈X(jué)感知、空間計(jì)算和靈活性很好地結(jié)合在一起。換言之，它正在占領(lǐng)機(jī)器自動(dòng)化的最后領(lǐng)地，與人類爭(zhēng)奪所剩不多的相對(duì)常規(guī)的體力工作。
當(dāng)然，機(jī)器人出現(xiàn)在工廠里并不新鮮。在幾乎每一個(gè)制造業(yè)部門，從汽車到半導(dǎo)體，它們都變得不可或缺。電動(dòng)車企業(yè)特斯拉公司（Tesla）在加州弗里蒙特有個(gè)新計(jì)劃，要使用160個(gè)具有高度靈活度的工業(yè)機(jī)器人每周組裝約400輛汽車。每當(dāng)一個(gè)新的汽車底盤到了流水線的下一個(gè)位置，便會(huì)有多個(gè)機(jī)器人撲上來(lái)，協(xié)同操作。機(jī)器人能夠使用機(jī)械手臂自主切換工具，完成各種任務(wù)。比如，同一個(gè)機(jī)器人能安裝座位、更換設(shè)備、涂粘合劑并將擋風(fēng)玻璃安裝到位。據(jù)國(guó)際機(jī)器人協(xié)會(huì)（International Federation of Robotics）稱，工業(yè)機(jī)器人在全球的出貨量在2000年到2012年間增長(zhǎng)了60％以上，2012年的總銷售額約為28億美元。迄今為止，全球增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)是中國(guó)，機(jī)器人裝置在2005年到2012年間以每年大約25％的速度增長(zhǎng)。
雖然工業(yè)機(jī)器人可以說(shuō)是速度、精度和力量的完美結(jié)合，但在很大程度上，它們只是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的“盲目”的勞動(dòng)力。它們主要依靠精確的定時(shí)和定位。在少數(shù)情況下，機(jī)器人具有機(jī)器視覺(jué)能力，但它們通常只能看到兩個(gè)維度，而且還要在控制好照明條件的情況下。例如，它們可以從平坦的表面選擇零件，但如果其所處位置的視角無(wú)法感知深度的話，可能就會(huì)對(duì)周圍環(huán)境要求很高，而環(huán)境基本都是不可預(yù)知的。這一問(wèn)題造成的結(jié)果是，許多工廠的日常工作都留給了人來(lái)完成。這類工作經(jīng)常涉及到銜接機(jī)器之間的作業(yè)，或者是處于生產(chǎn)過(guò)程端點(diǎn)的工序。例如，從容器中選取零件，然后將它們送入下一臺(tái)機(jī)器，或裝卸運(yùn)送產(chǎn)品進(jìn)出工廠的卡車。
工業(yè)知覺(jué)公司的技術(shù)使得機(jī)器人具有三維視覺(jué)，這為在一些未曾設(shè)想的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨界合作推動(dòng)創(chuàng)新提供了一個(gè)案例研究。有個(gè)說(shuō)法可能存在爭(zhēng)議，即機(jī)器人視力的起源可以追溯至2006年11月任天堂公司（Nintendo）推出Wii視頻游戲機(jī)的時(shí)候。任天堂的機(jī)器納入了一個(gè)全新類型的游戲控制器：無(wú)線棒，它包含了一個(gè)并不昂貴的叫做加速計(jì)的設(shè)備。加速計(jì)能夠檢測(cè)三個(gè)維度的運(yùn)動(dòng)，然后輸出一個(gè)數(shù)據(jù)流，由游戲機(jī)進(jìn)行解讀。視頻游戲現(xiàn)在可以通過(guò)身體動(dòng)作和手勢(shì)來(lái)控制，這帶來(lái)了截然不同的游戲體驗(yàn)。任天堂的創(chuàng)新打破了書呆樣的孩子粘在顯示器和操縱桿上的刻板印象，開辟了自主運(yùn)動(dòng)游戲的全新領(lǐng)域。
視頻游戲行業(yè)的其他主要競(jìng)爭(zhēng)者也予以回應(yīng)。游戲站（PlayStation）的創(chuàng)造者索尼公司基本模仿任天堂的設(shè)計(jì)推出了自己的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)棒。但是，微軟的目的是拿出全新的東西，超越任天堂。Xbox 360增設(shè)了體感器后根本不需要控制棒了。為了做到這一點(diǎn)，微軟建立了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭狀的裝置，它具有機(jī)器三維視覺(jué)功能，這種功能部分倚仗于以色列一家叫PrimeSense的小公司創(chuàng)建的成像技術(shù)。實(shí)際上，體感游戲利用以光速運(yùn)行的聲納看到三維空間：它向一個(gè)房間里的人和物發(fā)射紅外光束，然后通過(guò)測(cè)量所需要的反射光到達(dá)紅外傳感器的時(shí)間計(jì)算出距離。玩家現(xiàn)在可以對(duì)著體感游戲機(jī)的攝像頭，通過(guò)簡(jiǎn)單的手勢(shì)和移動(dòng)來(lái)玩Xbox游戲。
體感游戲機(jī)真正革命性的一點(diǎn)就是它的價(jià)格。先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，以前可能花費(fèi)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)美元，而且需要笨重的設(shè)備，現(xiàn)在則簡(jiǎn)潔輕巧，售價(jià)僅為150美元。機(jī)器人研究人員立刻意識(shí)到了運(yùn)用體感游戲技術(shù)來(lái)挖掘機(jī)器人領(lǐng)域的潛力。該產(chǎn)品推出的幾周之內(nèi)，無(wú)論是高校的工程團(tuán)隊(duì)，還是個(gè)人創(chuàng)新人員都掌握了體感游戲技術(shù)，并且在YouTube視頻上展示能夠看到三維空間的機(jī)器人。工業(yè)知覺(jué)公司也決定將其視覺(jué)系統(tǒng)建立在體感游戲的基礎(chǔ)上，制造出一臺(tái)人們買得起的機(jī)器，這種機(jī)器能在充滿不確定性的真實(shí)的世界感知環(huán)境并與環(huán)境互動(dòng)，達(dá)到接近人的水平。
多功能的機(jī)器人工人
工業(yè)知覺(jué)公司的機(jī)器人是高度專業(yè)化的機(jī)器，它們專注于以最高的效率搬運(yùn)貨箱。總部位于波士頓的Rethink機(jī)器人技術(shù)公司（Rethink Robotics）則另辟道路，打造出一款輕量級(jí)人形巴克斯特機(jī)器人（Baxter），該機(jī)器人可以很容易地通過(guò)訓(xùn)練來(lái)執(zhí)行各種重復(fù)性任務(wù)。Rethink公司由羅德尼·布魯克斯（Rodney Brooks）創(chuàng)建，他是美國(guó)麻省理工學(xué)院的教授，世界最重要的機(jī)器人研究人員之一，同時(shí)還是制造出在伊拉克和阿富汗用于拆除炸彈的軍事機(jī)器人和魯姆巴（Roomba）自動(dòng)真空吸塵器的iRobot公司的創(chuàng)始人之一。一臺(tái)巴克斯特機(jī)器人的成本比一個(gè)一般美國(guó)制造業(yè)工人的年工資要少得多，其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)按比例縮小的工業(yè)機(jī)器人，在與人近距離接觸時(shí)仍能安全運(yùn)行。
與需要復(fù)雜且昂貴的編程的工業(yè)機(jī)器人相反，人們可以簡(jiǎn)單地通過(guò)所需動(dòng)作移動(dòng)其手臂對(duì)巴克斯特機(jī)器人進(jìn)行訓(xùn)練。如果一臺(tái)設(shè)備要用到多個(gè)機(jī)器人，可以先訓(xùn)練一臺(tái)機(jī)器人，然后只需將所學(xué)信息通過(guò)USB設(shè)備傳給其他機(jī)器人即可。機(jī)器人可以適應(yīng)各種任務(wù)，其中包括輕型裝配工作，在傳送帶之間傳送零部件，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行零售包裝，或看護(hù)加工金屬的機(jī)器等。巴克斯特機(jī)器人尤其擅長(zhǎng)將包裝成品裝入裝運(yùn)箱。位于賓夕法尼亞州哈特菲爾德的一家組合玩具制造商 K´NEX發(fā)現(xiàn)，巴克斯特機(jī)器人所做的緊密包裝使該公司使用的箱子數(shù)量減少了20%-40%。Rethink公司的機(jī)器人有二維機(jī)器視覺(jué)能力，其依靠搭載在雙腕上的攝像頭，可以拿起零件，甚至完成基本的質(zhì)量檢查。
