MIT 首位女掌门丹妮拉·鲁斯：带你走进人机共融的未来

大数据文摘 · 公众号 · 大数据 · 2025-04-01 12:00

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著名的计算机科学理论家约翰·霍普克罗夫特（John Hopcroft）来到她的学校演讲。约翰说：“经典计算机科学问题已得到解决。没有什么重大的未解之谜等待探索。但它也有积极的一面，我们正步入一个全新的时代，其特点是计算机技术的广泛应用。”

约翰最热衷的应用是机器人技术，他认为那是计算机与物理世界交互的一种方式。之前设计的应用是为计算机创建精确、可预测的环境，但现实世界充满不确定性和误差。我们如果希望机器人在混乱的世界中运行，就要开发新模型、新算法和全新的方法。

这一任务无比艰巨，让鲁斯跃跃欲试。她决定到约翰所在的康奈尔大学攻读博士学位，让机器人之梦变成现实。

然而，在她读博期间，当她设计了一些算法帮助机器人抓取和操纵目标物体后，她发现：“我有漂亮的算法，在模拟中也非常有效，但就是没有机器人可以实现算法所需要的那种力和力矩。”

鲁斯意识到，为了赋予机器人真正的能力，它们的大脑和身体需要实现同等的进步。她说：“你需要一个能控制身体的大脑，但是身体必须能够完成你给它的任务。因此，你需要考虑身体的能力，然后科学和数学才能赋予身体所需要的控制系统。”于是她决定，不仅要研究机器人的大脑，还必须构建其身体。

那么，制造机器人需要什么。首先，要给智能机器下个定义。

鲁斯认为：机器人是一种可编程的机械设备，它从周围环境中接收输入信息，处理所获取的信息，然后根据输入信息采取物理行动。换句话说，机器人是能够执行“感知 - 思考 - 行动”循环的机器。

如果无法同时满足这三个标准，它都不能称为机器人。否则，我们就要称任何机械设备为机器人了。闹钟这类设备可以接受输入并做出行动，但感觉不到世界或周围的环境。如果闹钟在你未及时关闭时，能从桌子上跳到床上叫醒你，我们才可称其为机器人。

机器人的身体由多个部分组成。首先是底架。我们可以将其视为机械组件，或者机器人的“骨架”。接下来，要添加机电组件，包括传感器、发动机以及被称作“致动器”的人造肌肉。将这些组件连接到底架的不同部分，机器人就可以在发动机和致动器的作用下移动，通过摄像头和各种传感器感知周围发生的事情。

为了帮助机器人实现更大的规划，接下来我们要添加一台计算机，它是机器人的大脑，能够存储数据、处理信息，向所有发动机和致动器发出具体指令。例如，如果我们命令机器人行走，它要将高级指令分解为许多任务和子任务，这些任务告诉发动机和致动器具体要做什么，何时做，或按什么顺序做。