机器人的定义是什么

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。 现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”

参考资料：http://baike.baidu.com/view/2788.html?wtp=tt

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1. 以机器人为中心的定义方式
可被称为机器人的实体组成的系统应该具有以下特性：

第一点，作为封闭的系统，可以与系统之外的物理世界发生接触。
第二点，系统内部的实体具有可控的自由度，实体的组成方式或者实体具有的能量可以被改变，从而改变系统与世界发生物理接触的方式。
第三点，系统内部具有观测系统或者世界中发生的物理变化、化学变化以及能量传输的装置。
第四点，系统内部具有计算的能力，可以将观测装置的结果转化成逻辑和信息，从而改变系统中实体的组成方式或者实体具有的能量。
第五点，人类和人类具有的逻辑计算能力有限地存在于系统内部。

前四点定义并不难理解。机器人本身就是一个机电系统，有金属板、齿轮、传动机构、电机、电路、芯片和能源介质。各种部件都是有自由度的实体，比如电机可以转，传动机构会带动机械臂移动。能量可以改变，一方面指的是电池可以充电，油箱可以加油，另一方面也指的是势能和热能的改变，比如无人机起飞之后增加了重力势能，弹簧被压缩之后增加了弹性势能。观测装置在机器人系统中存在是非常重要的一个特点，现阶段大部分的机器人学的研究都是利用数学模型去分析观测装置的输出，因为大部分的观测装置只能给出不准确的观测。虽然电机理论发展了这么多年，但是当一个电机快速转起来的时候，人们还是没办法做出又小又准确的观测装置去知道电机具体转过的角度。对不准确的观测的分析是机器人学中一个重要分支Probabilistic Robotics研究的主要问题。

实体以及与物理世界的接触是必须的，否则我们无法区分人工智能和机器人。机器人必须要搬运物体、在空间中移动自身或者引起某些物理或者化学变化。而像iPhone和 Siri这样的设备，它的运行过程并不会引起物理世界中的任何变化。通常人工智能被认为对应于人类意识，而机器人对应于人类的身体。而前四点构成的定义同样适用于人类本身，所以我们可以说人工智能是机器人的大脑，但是不能说人工智能是机器人，这就像通常我们不认为一颗脑子就是一个人。再深层的探讨会涉及过多的其他学科，无法再深入了。

机器人全部都可以对应在这四个定义的框架下面。我敢这么确定，其实是因为这四个定义是在总结人类制造的所有机电系统的特征。
第五点定义至关重要，它决定了机器人和人类以及人类创造的其他机电系统的区别，但是尴尬的是它并不是一个严格的定义。这个定义并不排除人存在于系统内部的情况，但是无法量化地给出存在的程度。我认为正因为第五点无法以人类现有的知识水平做出量化定义，我们才很难定义什么是机器人。举个例子，通常我们不把普通的汽车叫做机器人，但是把Google的无人驾驶汽车称作机器人。普通的汽车和Google的无人汽车都满足我所列出的前四点性质，但是在第五点上面，人类的能力不可或缺地存在于普通的汽车系统中，而Google的无人汽车并不完全依靠人类的能力。

让问题更复杂的是，就算是Google的无人汽车，我们也不能认为这个系统内部不存在人类和人类具有的逻辑计算能力。抛开车是怎么造出来的不说，一部无人汽车启动之前通常需要软件工程师调试参数、发生故障的时候需要机械工程师更换零件、没有能源的时候需要技师加油、更换电池或者充电。我个人倾向于认为两百年内，完全不存在人的影响的机器人系统是不会出现的，因为人类自己的工业发展就是在不停利用前人积累的技术，在这样的技术体系下产生的机器人系统依然要利用之前的系统和技术，因此也就需要创造这些技术的人类的参与。所以至少在可见的未来中，第五点定义并不能完全去除人的存在。

我们能够试图量化人类在机器人系统中的存在程度吗？没有沙子不是沙堆，一粒两粒沙子也不是沙堆，但是一万粒沙子就是一个沙堆了：那么究竟几粒沙子才能被叫做沙堆呢？第五点的定义就像这个问题一样模糊而且尴尬，我们必须知道人类存在于系统中的量化程度，才能区分汽车和机器人。这个量化应该只关注机器人系统运行时人类的参与程度，还是也要考虑机器人系统制造时人类的参与程度呢？我们应该关注机器人系统的运行时间呢，还是关注机器人系统制造过程的自动化程度呢？不管如果，现阶段我们都很难量化人类在机器人系统中的存在程度。

第五点定义也进一步说明了为什么我们不把Siri当做机器人。因为Siri存在的目的是为了给使用它的人类服务，如果我们把Siri和人类构成的系统作为一个机器人系统，那么这个系统和物理世界的所有接触都是由人来做出的。在这种情况下，就算不量化分析，我们也能看出人类在这个机器人系统里的存在程度太高了。

2. 以人类为中心的定义方式
可被称为机器人的实体组成的系统应该具有以下特性：

第一点，作为封闭的系统，可以与系统之外的物理世界发生接触。
第二点，系统内部的实体具有可控的自由度，实体的组成方式或者实体具有的能量可以被改变，从而改变系统与世界发生物理接触的方式。
第三点，系统内部具有观测系统或者世界中发生的物理变化、化学变化以及能量传输的装置。
第四点，系统内部具有计算的能力，可以将观测装置的结果转化成逻辑和信息，从而改变系统中实体的组成方式或者实体具有的能量。
第五点，机器人系统实现与世界的特定物理接触时，消耗的人类能量和逻辑计算能力少于非机器人系统实现相同物理接触时消耗的人类能量和逻辑计算能力。

只有第五点定义不一样。在这一种定义中，我们多了一些量化的可能性。还是用汽车和无人汽车举例子，一个人要从北京去太原，开普通汽车的话，人需要花六七个小时专注在控制汽车上；而开无人驾驶汽车，人可以把这六七个小时节省下来读书睡觉或者干别的事情。所以虽然两种汽车都需要人去修理或者加油充电，但是驾驶过程中人类的消耗被节省下来了。把汽车系统的运行时间分成维修时间和驾驶时间，再假设维修普通汽车和无人驾驶汽车的时间差不多，我们可以说普通汽车运行时间的100%都需要人类参与，而无人驾驶汽车仅有30%的运行时间需要人类的参与。再比如能扫地的机器人Roomba和普通的吸尘器。同样地，普通吸尘器100%的运行时间都需要人参与，而扫地机器人可能只有10%的运行时间需要人参与。

这样的定义也有它本身的问题，那就是仅当机器人系统和非机器人系统具有可比性时，量化定义才有意义。举例说明就是，扫地机器人和普通吸尘器的维修成本和维修时间差不多，而且打扫卫生时的效率也差不多，所以我们能够比较它们的运行时间。而目前的无人驾驶汽车原型机和普通汽车相比，还没有完善好的无人驾驶汽车更难维修，成本更高。假如一个不完善的无人驾驶汽车成为产品进入市场之后，三天两头就坏传感器或者造成车祸，引起长时间的有人类参与的维修、事故处理和法律纠纷解决，那么它本身具有的机器人系统的性质就失去了意义。这里所说的可比性，不太容易量化，大致指的是机器人系统和非机器人系统必须同样稳定、具有同样的效率。

因此这个定义要求机器人系统和非机器人系统具有可比性，也就是说即使机器人系统有更高的复杂度，机器人系统也必须有与非机器人系统相似的稳定性。事实上，现在世界上所有的机器人研究，归根结底就是为了提升机器人系统的复杂度，同时依然保持和简单非机器人系统相似的稳定性。这一点，应该作为所有机器人系统研发的指导思想。

更重要的是，这种定义方式强调了机器人系统能够节省的人类能量和逻辑计算能力，而人类能量和逻辑计算能力换种方式说就是“无差别的人力劳动”。说到这里，我们就可以说，历史上人类发明的种种自动控制下的机器，比如自动纺织机、蒸汽机、电子调速器、火车刹车装置、飞机自动巡航装置等等，其实都可以被称为机器人。他们不同程度地节省了“无差别的人力劳动”。 虽然“无差别的人力劳动”被看做是商品的价值，但是不管亚当斯密还是马克思或者任何后世的经济学家，都不曾研究过一个可以节省“无差别的人力劳动”的商品如何估价，我认为这种考虑节省“无差别的人力劳动”的机器人的定义，有助于将来我们用新的眼光去看待机器人的商品价值，从而更好地估计一个广泛应用机器人技术的经济体的价值和活力。

总结

总而言之，两种对机器人的定义方式都有其独特性和局限性。他们都还不是完备的，这是因为人类在很多学科中缺少给出精确量化计算的数学和物理工具。我认为在未来的很长一段时间里，人们会不断地完善对机器人的定义。

如果你接受我上述的定义的话，那么你可能会部分认同如下的观点：机器人和人其实是相伴而生的。从最早的人类使用的石具，到现在可以在山野间爬来爬去的大狗机器人，人类创造的所有工具都满足我说的定义，他们都可以被称为机器人。人和人使用的工具，或者说机器人，就像光和影一样，没有其中一个就没有另一个。 我这么说，是因为我不相信可预见的未来里会有完全自主、不存在人类参与的机器人系统出现。我们是一体的，就算世界演变成《黑客帝国》那副模样，人和机器人也都还是互相依存不可分离的。

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。 现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”