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是什么推動(dòng)了智能機(jī)器人的發(fā)展？
DANBACH ROBOT
如今，各個(gè)領(lǐng)域的科技發(fā)展導(dǎo)致機(jī)器人也如同“寒武紀(jì)大爆發(fā)”，導(dǎo)致他們逐漸趨向種類(lèi)多元化和性能專(zhuān)業(yè)化。與此同時(shí)，許多關(guān)于機(jī)器人所依賴(lài)的計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交流的基礎(chǔ)硬件技術(shù)也日新月異。其中云機(jī)器人和深度學(xué)習(xí)這兩項(xiàng)新興的技術(shù)，更是引導(dǎo)相關(guān)技術(shù)在良好循環(huán)中爆發(fā)性增長(zhǎng)。
接下來(lái)，我們起來(lái)看看現(xiàn)在機(jī)器人領(lǐng)域較重要的八項(xiàng)推動(dòng)機(jī)器人向前發(fā)展的重要科技。
1、晶體管性能
機(jī)器人是由傳感器、執(zhí)行器和計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成的，而計(jì)算機(jī)處理能力在不斷上升。較初由英特爾創(chuàng)始人摩爾·戈登提出的摩爾定律指出集成電路上可容納的晶體管數(shù)目每18至24個(gè)月就會(huì)增加倍，性能也將增加倍。盡管具體的更迭周期有所調(diào)整，但這趨勢(shì)已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年，當(dāng)然現(xiàn)在似乎開(kāi)始出現(xiàn)些瓶頸了。現(xiàn)在，半導(dǎo)體公司可以將晶體管制程壓縮至14納米，而納米可是難以想象的十億之米！這種量已經(jīng)接近物理限，幾乎就要進(jìn)入單個(gè)原子的尺度了。當(dāng)然現(xiàn)在出現(xiàn)了些新技術(shù)還能保證單位體積計(jì)算性能的繼續(xù)上漲，其中包括三維多芯片系統(tǒng)和量子計(jì)算等等。
2、機(jī)械設(shè)計(jì)和數(shù)控加工工具的進(jìn)步。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具大提升了機(jī)械設(shè)計(jì)師的工作效率、設(shè)計(jì)質(zhì)量和復(fù)雜程度。數(shù)控加工工具近來(lái)也獲得了許多突破——比如3D打印技術(shù)僅需小的代價(jià)即可打印出高精度的3D模型，省去了耗資巨大的開(kāi)模步驟。而嵌入式處理器所能實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越復(fù)雜，性能與可靠性亦有了巨大改進(jìn)，所有的這些都增強(qiáng)了機(jī)器人品牌的性能和可靠性。
3、電池容量
如果機(jī)器人是可移動(dòng)的，他們需要找到能夠儲(chǔ)存或產(chǎn)生足夠的電量的方式來(lái)維持運(yùn)行。過(guò)去幾十年里，電池和燃料電池都不能很好地達(dá)到期望值。鋰電池比碳?xì)淙剂系哪芰棵芏壬倭藗€(gè)數(shù)量，但差距正在逐漸縮小。在高需求且競(jìng)爭(zhēng)激烈的便攜式電子設(shè)備市場(chǎng)，電池技術(shù)方面的技術(shù)進(jìn)步直在持續(xù)；更不要說(shuō)混合動(dòng)力和電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域了。而超電容作為項(xiàng)全新的技術(shù)，比標(biāo)準(zhǔn)電池充放電速度更快，而且能夠反復(fù)充電上千次，但電池容量方面還需要更大的進(jìn)步。
4、對(duì)電池的高效利用
機(jī)器人依靠電池釋放電能帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；電機(jī)越多，機(jī)器人對(duì)電能的消耗就越敏感。功率半導(dǎo)體充分利用了集成電路行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，讓便攜式設(shè)備的價(jià)格也不再昂貴，而所有的電池都對(duì)電能效率十分敏感。LED是另個(gè)快速發(fā)展的新興市場(chǎng)，發(fā)光二管可以以更少的電能實(shí)現(xiàn)更高的亮度和更廣的照射范圍，新型復(fù)合半導(dǎo)體（氮化硅和碳化硅）也將迎來(lái)以更低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)更高的性能的時(shí)代?，F(xiàn)在，云機(jī)器人的發(fā)展則開(kāi)始依賴(lài)于圖形處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理。在未來(lái)，以大腦為靈感的神經(jīng)硬件所消耗的能量將會(huì)更少。
5、無(wú)線技術(shù)
較開(kāi)始機(jī)器人都是單獨(dú)的個(gè)體，它們的記憶和解決問(wèn)題的能力被自身攜帶的程序所限制，對(duì)它們進(jìn)行更新和重新編程是件耗時(shí)耗力的事情。而聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人為編程、解決問(wèn)題、學(xué)習(xí)和更新提供更多可能性。得益于各種基礎(chǔ)設(shè)施的完善，高性能無(wú)線數(shù)字通信現(xiàn)在隨處可見(jiàn)，可聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備種類(lèi)也大大增加。2014年全球的平均WiFi速度已經(jīng)達(dá)到十兆每秒，到2018年還會(huì)翻倍。2014年，在全球范圍內(nèi)分布大約有4800萬(wàn)個(gè)公共WiFi熱點(diǎn)；而到2018年，這數(shù)字會(huì)再增加7倍。目前較新的WiFi標(biāo)準(zhǔn)（802.11ac）的速度為每秒千兆，和標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩數(shù)據(jù)（5G）致?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)機(jī)器人通過(guò)無(wú)線技術(shù)進(jìn)行交流將成為常態(tài)。
6、互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模和性能成指數(shù)爆炸形式發(fā)展。
無(wú)線通信設(shè)施的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將不僅僅限制在智能設(shè)備尚。而現(xiàn)在大概有130億臺(tái)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，相當(dāng)于地球人的兩倍；而到2019年，這個(gè)倍數(shù)將會(huì)達(dá)到3倍。
7、全球數(shù)據(jù)儲(chǔ)存成指數(shù)形式發(fā)展。
縱觀全球，由于社交網(wǎng)絡(luò)的流行，大量的圖片和視頻在網(wǎng)上流傳，“比特洪流”帶來(lái)了可怕又可觀的流量。通過(guò)比較，人的大腦共有10-14個(gè)突觸,假設(shè)我們把每個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)量作為個(gè)突觸，那么現(xiàn)在全球信息就相當(dāng)于1000萬(wàn)個(gè)大腦的儲(chǔ)存量。
8、全球計(jì)算機(jī)能力成指數(shù)形式發(fā)展。
全球計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒10-21個(gè)指令。更重要的是，已經(jīng)生產(chǎn)的數(shù)十億個(gè)處理器（或許其中只有10億個(gè)正在運(yùn)行）可以和幾個(gè)大型互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行數(shù)百萬(wàn)臺(tái)帶有高性能多核處理器的服務(wù)器并行計(jì)算。而任何運(yùn)算都可以分成幾個(gè)小部分，分開(kāi)解決問(wèn)題并不需要進(jìn)行信息交流，問(wèn)題就能夠迅速被分解并解決。許多關(guān)于機(jī)器人自動(dòng)化的問(wèn)題都可以通過(guò)這種方式解決。
丹巴赫機(jī)器人認(rèn)為，這些技術(shù)的發(fā)展表明，機(jī)器人采購(gòu)處理不僅可以依賴(lài)本地處理器，云計(jì)算也不失為個(gè)可行的方案。云機(jī)器人的研發(fā)已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)，準(zhǔn)備利用各種技術(shù)來(lái)完成機(jī)器人能力的革命。
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