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工業 4.0 智慧工廠
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智慧車載交通與能源環保
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70 多年前，科幻小說家阿西莫夫就在科幻小說裡，為高智慧機器人設定了三個規則：
第一，機器人不得傷害人類，或坐視人類受到傷害；第二，除非違背第一法則，否則機器人必須服從人類命令；第三，除非違背第一或第二法則，否則機器人必須保護自己。
這個著名的機器人三定律有很多需要推敲的地方，但它符合人類對未來的期許：在人工智慧機器人和人類共處的時候，人佔據不容置疑的主宰地位。
不過，在機器人已經大範圍應用的工業領域，卻出現了和這種想法背道而馳的現象。
亞馬遜給倉庫員工配備「機器人科技背心」，幫機器人辨識人類
2012 年，亞馬遜以 7.75 億美元的價格收購了 Kiva System 公司，後者以做倉儲機器人聞名。Kiva System 更名為 Amazon Robotics。
2014 年，亞馬遜開始在倉庫中全面應用 Kiva 機器人，提高物流處理速度。
Kiva 和我們印象中的機器人不太一樣，它就像一個放大版的冰壺，頂部有可頂起貨架的托盤，底部靠輪子運動。
▲ Kiva 機器人. 圖片來自：華爾街日報
這個看起來不起眼的機器人，卻有巨大的能量，Kiva 依靠電力驅動，可以抬起最多重 3000 磅（約 1.3 噸）的貨架，並根據遠端指令在倉庫內自主運動，把目標貨架從倉庫移動到工人處理區，由工人從貨架上拿下包裹，完成最後的揀選、二次分揀、打包複核等工作。之後，Kiva 機器人會把空貨架移回原位。電池電量過低時，Kiva 還會自動回到充電位給自己充電。
▲在倉庫中工作的 Kiva 機器人. 圖片來自：Quartz
亞馬遜有世界上最大的倉庫，據公開數據顯示，截至 2017 年底，亞馬遜的倉庫和數據中心面積接近 2 億平方英尺（1858 萬平方米）。
Kiva 機器人也被用到了各大轉運中心，目前亞馬遜的倉庫中有超過 10 萬台 Kiva。它們就像一群勤勞的工蟻，在倉庫中不停地走來走去，搬運貨物。
如何讓「工蟻」們不在搬運貨架的過程中相撞，是 Kiva System 的核心技術之一，過去很長一段時間內，它們幾乎是唯一的能把複雜的硬件和軟體整合到一個精巧的機器人中的公司。
但是，如何讓 Kiva 機器人和人類員工協同工作，就是一個新問題了。
Kiva 在搬運貨物的過程中，會出現機器人突然當機，或包裹從貨架掉出來的偶發狀況，這個時候就需要人類員工來幫忙。但是，周圍尚在工作中的上百台 Kiva ，對人類工作人員是個巨大的挑戰。
過去，當機器人出現故障需要人工協助時，需要機器人工程師，將「出事區域」劃分出來，並將這塊區域設為機器人行進路線中的禁區，之後，工作人員才能進場處理問題。
最近，亞馬遜提出了一個新的解決方案：給倉庫內的員工配備「機器人科技背心」（Robotic Tech Vest），背心上有可供機器人辨識的感測器，穿上後，倉庫員工就可以被 Kiva 機器人辨識了。
裝備機器人科技背心後，工作人員可以隨時進場，Kiva 機器人會在很遠的地方辨識出來人類，並實時更新自己的行進路線，避開工作人員。
亞馬遜表示，過去一年，機器人科技背心已經被引入了 25 個城市，它們的應用「非常成功」。
怎樣讓機器人和人類協同工作？以機器人為中心
機器人會取代人類嗎？
除了 Kiva，亞馬遜還在倉庫中應用了機械臂，它們可以根據指令從貨架上拿取商品，放進塑料盒，再放到傳動帶上。另一端，負責打包的機械臂將這些商品裝進紙盒，準備送給客戶。目前，機械臂還只能揀取標準尺寸的盒子。
▲ 圖片來自：《紐約時報》
機器人可以無眠無休，而且保持 99% 以上的準確率。亞馬遜倉庫中的很多環節得以自動化。
在倉庫中大規模應用機器人後，亞馬遜開始面對來自藍領工人，和政府關於機器人搶了人類工作的擔憂。
Amazon Robotics 的首席技術專家 Tye Brady 回答過這個問題：
機器人會不會替代人類？不會。越多的機器人被用到我們的倉庫中，就會有越多的工作工位被創造。因為機器人不會自己造機器人，人類設計、製造、應用、幫助它們，最重要的是，人和機器人協同工作，可以帶來更多的成長，而成長就意味著工作。
從目前的狀況來看，Brady 並不是在掩飾真相。據《紐約時報》報導，截至 2017 年，自從引進 Kiva 機器人之後，亞馬遜美國倉庫增加了 8 萬名員工，總倉庫員工超過 12.5 萬。亞馬遜還說公司會繼續招人。
過去在倉庫中分揀商品的員工，經過培訓成了機器人的監督員和「保姆」。每位員工同時照看多台機器人，他們要保證機器人有東西可搬，並在機器人出故障時要及時修理。
▲ 圖片來自：《紐約時報》
人類和機器人成了協作關係，在協作過程中，如何保證人類的安全就成了最基本也是最重要的需求。
2018 年 12 月，亞馬遜的倉庫中發生過一起嚴重的事故，一台機器人刺穿了一罐墜落的驅熊噴霧，釋放出大量濃縮的辣椒素，直接導致附近的工人呼吸困難。這起事故導致 24 名員工被送往醫院，其中一人傷勢嚴重。
亞馬遜在當時遭遇了尖銳地批評。而如何讓機器人與人類和平共處，尤其是保護人類的安全，也在這次事故後被重新討論。
第一，降低機器人的結構剛度，使機器人具有良好的柔順性，這可以有效降低機器人和人發生意外碰撞時的傷害性；
第二，讓機器人具備準確、快速的環境判斷及反應能力，主要做法是為機器人增加更多的感測器，並編寫更智慧的控制算法；
第三，智慧化的柔順控制系統，即進一步建立準確的數學模型，實現精確的剛度及交互力控制。
▲ 製造集成傳感器的「軟」機器人是巨大的挑戰. 圖片來自：Ryan L. Truby/Harvard University
驅熊噴霧事件後，WIRED 爆料，這並不是亞馬遜的機器人第一次出意外。至少在 2015 年和 2018 年早些時候，亞馬遜工廠內就出現過類似的事情。
對於已經在大規模應用機器人的亞馬遜來說，如何以低成本、可操作的方法，保證人機協作中人類員工的安全是更值得考慮的事情。
目前主流的研究依賴材料科學、感測器的進步，以及人工智慧算法的跨越式發展。而亞馬遜讓人類員工穿戴含感測器的外設，可能帶來了一種新的思路：在協調機器人和人的行動時，還可以以機器人為主導。
