近來，人形機器人大熱，這象征著單一功能的機器人與綜合功能的機器人正形成良性競爭、共同發(fā)展的局面。但在人形機器人的快速發(fā)展中，仍存在一些需要解決的問題，如外形設計、智能控制、人機交互、道德倫理與成本效能等問題。好在曙光初現(xiàn)，一切都在向好的方向發(fā)展。

人類直立行走大約經(jīng)過了100萬年的進化。直立人的后代，從出生到奔跑平均需要約3年的時間，也就是孩童要很好地保持身體平衡，不輕易摔跤，只需要約3年不間斷的訓練。然而，以人類為模型的人形機器人，最難獲得的，卻是對于人類來說很簡單的問題——如何獲得平衡能力。

當然，人形機器人要實現(xiàn)人類的各種功能，并與人類全方位互動（具身智能），目前，仍面臨著幾個必須解決的問題。

外形設計問題 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

人形機器人的外形設計問題是人形機器人研發(fā)的基礎和關鍵所在。這一點之所以成為問題，很大程度上是要滿足人類設定的標準。如人形機器人的外形，應該盡可能地與人類相似，但又不應該亦步亦趨模仿人類，完全成為人的映射物，類人可以，但不應成為人的復制體，要避免人類產(chǎn)生恐懼或不適感。同時，機器人的外形還要與人類的文化基因、社會背景等相匹配，避免造成人的道德惡感與倫理沖突。因此，如何設計出既符合人類認知又不失獨特性的外形，成為了人形機器人研發(fā)中的一大難題。

當然，機器人的外形，不是單純地模仿人，同時要考慮到它的外形必須符合機器人本身的結構、功能和使用方法等。

在外形設計中，一方面，要考慮機器人的安全性問題。比如在設計機器人時，就必須要考慮到機器人對周圍環(huán)境的感知，以及自身的安全。

另一方面，要考慮機器人與人類之間的溝通問題。在人形機器人發(fā)展過程中，如果只考慮到對人類功能的模仿，那么最終可能會導致機器人越來越像人，但卻不能實現(xiàn)賦予人形機器人的功能。

目前來看，人形機器人的外形必須要滿足以下要求。

1.它必須有一定的高度和身材。

2.它必須有一定的肌肉力量和活動能力。

高度和身材問題

目前，人類的平均身高在1米7左右，但大多數(shù)人形機器人身高都超過了1米8。人類的軀干和四肢比例關系一般在1:1.5到1:4之間，但人形機器人在設計時，為了更好地保持平衡壓，低了重心，往往需要更長的軀干和更高的腿部比例。如果沒有足夠長的軀干和腿部比例，那么機器人就會產(chǎn)生前傾或后仰等現(xiàn)象。

對于人形機器人來說，還必須考慮到關節(jié)的問題。人類關節(jié)活動范圍一般是30度到60度之間，但人形機器人由于需要更大的活動范圍，所以關節(jié)活動范圍一般在80度左右。如果沒有足夠大的關節(jié)活動范圍，那么人形機器人在運動過程中，就會產(chǎn)生前傾或后仰等不平衡現(xiàn)象。

肌肉力量和活動能力

足夠的肌肉力量和活動能力是人形機器人的基本要求。當人形機器人移動時，如果它的肌肉力量不足，就不能在運動中保持平衡。在人形機器人設計過程中，還要考慮到以下幾個方面。

一是機器人的關節(jié)自由度。關節(jié)是機器人行動的基本構件，如手臂、腿、軀干等都是通過關節(jié)來完成的。在設計時，要充分考慮到機器人的關節(jié)自由度，比如手臂、腿、軀干等關節(jié)，可以分為若干個自由度，這些自由度必須滿足人形機器人對運動和位置控制的要求。

二是運動能力。在設計人形機器人時，必須要保證其具有一定的運動能力。如果它缺乏一定的運動能力，那么就會對人形機器人的整體穩(wěn)定性造成影響。最基本的運動能力就是行走和站立。

三是智能程度。智能程度指機器人對環(huán)境感知和決策的能力，以及與周圍環(huán)境交互的能力。隨著人工智能技術以及相關學科領域的發(fā)展，智能程度將越來越高。

智能控制問題 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

人形機器人的智能控制問題，包括機器人的感知、決策和執(zhí)行三個部分，這早已超越一般意義上的機器運動。

感知是指機器人從環(huán)境中獲取信息的能力；決策是指機器人基于感知到的信息，從而作出合理決策的能力；執(zhí)行是指機器人根據(jù)決策采取行動的能力。

人形機器人需要具備敏銳感知、準確決策和靈活執(zhí)行的能力，才能與人類進行高效交互。因此，如何實現(xiàn)人形機器人的智能控制，是一個需要充分研究和探索的問題。

目前的機器人智能控制主要還是依靠人工神經(jīng)網(wǎng)絡等算法。那么它就要按照人類的思維模式去執(zhí)行，但在這個過程中，有可能出現(xiàn)人類不太理解的行為。所以人形機器人必然會面臨一些控制上的問題。

一是機器人不可能完全像人一樣思考，它缺少人類思考時的目的和計劃，更大程度上是被環(huán)境刺激所控制。

二是人形機器人對周圍環(huán)境變化的感知能力與人類相比還有著巨大的差距，主要是它和周圍環(huán)境不發(fā)生直接聯(lián)系。

三是人形機器人可能會重復人類的錯誤，如被撞或者撞到其他機器人，以及在執(zhí)行危險任務時，因為判斷錯誤而出現(xiàn)危險動作、操作錯誤而造成事故、疲勞導致的動作偏差等情況。它難以排除外部干擾，所以人形機器人必須解決三個方面的問題：如何使其能正確感知外界信息；如何使其能按照人的思維模式進行思考；如何使其能正確地處理外界干擾和自身反應之間的關系。

人機交互問題 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

人形機器人作為與人類進行交互的工具，需要具備良好的人機交互能力。機器人的語音識別和語音合成能力，肢體動作的感知和生成能力，以及情感的表達能力，這些都需要進行深入的研究和優(yōu)化。另外，機器人與人類之間的交互方式，也需要尊重人類的習慣和文化背景，避免產(chǎn)生不適感或沖突。

人形機器人要能夠與人類進行有效的溝通，且具有和人類相通的情感。但目前來看，人形機器人還很難理解人類的情感，更不要說情感交流。當前，人形機器人的主要功能就是執(zhí)行任務，如通過其強大的機械臂，可以完成各種任務，但這只是一種基本功能。在未來人形機器人發(fā)展中，其將會有更多、更復雜的功能，如智能交互、情感交流、自主學習等。而通過人工智能技術與人類進行交流，將會成為一個重要研究方向。

目前來看，人形機器人在與人交互過程中，主要存在以下幾個問題：一是人形機器人與人之間的交互效率不高；二是人形機器人需要不斷學習新知識才能提高智能；三是互動過于單一；四是人機交互過于復雜等。

解決上述問題的方法大致如下：一是通過深度學習技術提高智能交互能力；二是通過增強現(xiàn)實技術和語音識別技術，來提高人機交互效率。人工智能技術的進步在其中將發(fā)揮更大的作用。

關鍵的問題是，怎么使人形機器人具有與人類類似的感覺、如何像人類一樣思考、怎樣像人類一樣表達情感，這些并不能輕易解決！

與人類類似的感覺

人和人之間的感覺是相通的，比如，我們感覺到有人在看我們，或者有人在和我們說話。如果人形機器人不具有類似的感覺，它就不能像人類一樣交流。如果它對人類的表情沒有任何反應，人類就認為它徒具外形，并不是真正意義上的機器人。

針對此點，科學家們已經(jīng)開始嘗試通過人造肌肉，來模擬人類的表情和動作。比如，谷歌研究人員開發(fā)了一款名叫“情緒驅動”（Emotion-driven）的人造肌肉系統(tǒng)，可模仿人類臉部的肌肉動作。

像人類一樣思考

人形機器人如果能像人類一樣思考，就是最理想的狀態(tài)。

盡管人形機器人已經(jīng)能夠模仿人的一些動作，但要想讓人形機器人像人一樣思考，還有很長的路要走。

如果要讓人形機器人像人一樣思考，那就必須讓人形機器人具備可以理解人類的情感、意識和思維等的人工智能。

像人類一樣表達感情

現(xiàn)在的人形機器人，還只是“機器”而已，無法表達“感情”。如果人類給人形機器人一個真正意義上的“身體”，讓它和人類一樣擁有“意識”和“感情”，它才能像人一樣去感知、理解、表達和共同處理問題。

道德和倫理問題 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

很大程度上，道德和倫理問題，是人類的問題。但當人形機器人具備了人類的感知、思考與感情之后，必然出現(xiàn)倫理和道德問題。

首先是人形機器人的隱私和安全問題，如何保護人形機器人的信息安全和隱私權，以及如何防止人形機器人被濫用或惡意操控，是一個需要重視的問題。

其次是人形機器人的替代性問題，人形機器人的發(fā)展可能會導致某些工作崗位的失業(yè)或變動，需要有相應的政策和機制來應對。另外，人形機器人是否應該受到道德規(guī)范的約束，人形機器人是否能夠擁有道德感等。

在倫理與道德方面，一是人形機器人能否具有人類道德，二是人形機器人能否具有自主意識。這些涉及到自由與責任的問題。

所謂自由，就是不受約束和控制的能力，人類在認識世界、改造世界、發(fā)展自己時，往往把人看成自由的主體和能動的主體，而機器則被看成被動的客體。

如果將人和人形機器人看作一個整體，那么人具有了自由能力之后，就成為一個“自由之子”了。自由之子有了自主意識之后，就會自己創(chuàng)造價值。那么，在人形機器人這個新的世界里也應該如此。人形機器人要想像人類一樣具有自主意識的話，就要與人類進行平等對話、平等交流。

人類可以通過學習來掌握其他動物所沒有的知識和技能。但是這種學習是被動學習；而機器人則不同，它可以通過不斷地自我學習，來掌握自己所沒有掌握的知識和技能。但人類可以通過自我學習而不斷進步、不斷提高智能水平；而機器人則不能通過自我學習來提高自己、不能通過自我學習來提高智能水平。

人形機器人在人類社會中面臨著一系列倫理問題，如是否擁有自主意識；人與人形機器人之間是否存在著平等關系；人形機器人在執(zhí)行任務時是否遵守道德規(guī)范；如何正確使用、保護和管理人形機器人；在遇到意外情況時應該如何處理等問題。這些問題涉及到人與機器之間如何相處、如何處理好人機關系等一系列問題。

這些問題應該在人形機器人的成長中逐步解決。據(jù)預測，到2030年左右將會出現(xiàn)“超級”人形智能機器——人形超級計算機；到2045年左右將會出現(xiàn)“超級”人形智能機器——人工智能（AI）大爆發(fā)；到2100年左右將會出現(xiàn)“超級”人類智能機器——人類新物種。

目前，人形機器人已經(jīng)過了初級階段（2010—2015年）與發(fā)展階段（2016—2020年）；正在走向成熟階段（2021—2050年）；未來會迎來快速發(fā)展階段（2040—2100年）。

成本和效能問題 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

人形機器人的研發(fā)和制造成本通常較高，而且維護和運作的成本也不低。因此，如何降低人形機器人的成本，提高人形機器人的效能，是一個重要問題。這包括人形機器人的制造材料和技術、人形機器人的能源消耗和維護成本、人形機器人的壽命和可持續(xù)性等問題。

機器人是一個龐大的系統(tǒng)，包括機械、電子、計算機等各種技術，并且都是由大量的零部件構成的，機器人的成本是非常昂貴的。而機器人的效能也是非常高的，比如工業(yè)機器人，可以搬運重物、完成復雜任務等，這些都是人形機器人無法實現(xiàn)的。

就成本問題來說，人形機器人的制造和開發(fā)成本較高，主要是因為需要使用先進的材料和技術，以及復雜的制造工藝。人形機器人的關節(jié)和感應器部件需要精確制造和安裝，而且還需要配備高性能的計算和控制系統(tǒng)。此外，人工智能和機器學習算法的研發(fā)和實施也需要大量的研究和開發(fā)資金。這些因素都導致了人形機器人的成本較高。

就效能問題來說，人形機器人的效能與其技術水平直接相關。高效能的人形機器人需要具備高度智能化和自主性，能夠識別和理解環(huán)境中的信息，做出合理的決策和行動。此外，機器人的穩(wěn)定性和運動能力，也對其效能有很大影響。目前的人形機器人技術尚處于發(fā)展初期，效能相對較低，往往無法與人類進行復雜的互動，或執(zhí)行復雜的任務。

解決這些問題的關鍵在于不斷推進人形機器人技術的發(fā)展。隨著材料科學、計算機技術、人工智能和機器學習等領域的進步，人形機器人的制造成本將會下降，同時其智能化和自主性也將不斷提高。此外，加強跨學科的研究合作，將有助于加快人形機器人技術的發(fā)展，提高其效能。例如，通過與神經(jīng)科學和生物學等領域的研究合作，可以更好地理解人類的運動控制和認知能力，從而改進人形機器人的設計和控制算法。

讓人形機器人表現(xiàn)出成人的智力，相較賦予它一歲兒童的感知和移動技能來說要容易得多。

人形機器人有了會抓握的手、彎曲的膝蓋，以及提供推進力和平衡力的腳，會勝任更多的工作。但從地上撿拾垃圾并投入到垃圾箱，這對于許多人來說相當簡單的行為，對于人形機器人來說已經(jīng)是一項壯舉。一個人從馬路牙子上走下來，絆了一下但沒有摔倒，并非奇跡，但對人形機器人來說卻是巨大挑戰(zhàn)。

也就是說，讓人形機器人看起來像人非常容易，但讓人形機器人真正像人一樣移動卻非常困難。

不過，這些問題已經(jīng)見到曙光，中國的達闥公司以“靈活的關節(jié)、精巧的控制”解決了人形機器人運動關節(jié)等難題；宇樹科技的最新國產(chǎn)人形機器人，受到一腳飛踹，兩步趔趄后仍能恢復平衡，甚至能躲過背后的襲擊，奔跑起來也有模有樣。最近，“稚暉君”發(fā)布的人形機器人更是引起轟動。

總起來說，問題都在一步步解決中。在工程師、科學家、哲學家等的共同合作下，人形機器人最終會達到人類對它的期望和需求。

編輯：黃飛

?