智能的機(jī)器

前言

科技進(jìn)步是人類文明發(fā)展的原動力。回眸人類文明的每一次重大進(jìn)步無不與科技的重大突破緊密相連。三次科技革命，更是使人類文明發(fā)生了徹底改變。我們不得不贊嘆科技，它猶如魔法師手中的魔杖，使人類插上了想象的翅膀，將人類從頭到腳都武裝起來。望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明讓人類視覺得到了延伸，使“千里眼”不再是神話故事中的虛擬人物；電話是人類聽覺的“順風(fēng)耳”，它讓即使遠(yuǎn)隔重洋的親人也能像就在面前一樣述說家長里短；汽車、飛機(jī)等交通工具是人類腳步的延伸，日行千里、日行萬里不再是人類遙不可及的夢想；計(jì)算機(jī)是人腦的延伸，當(dāng)人的智慧得到延伸的時(shí)候，人的創(chuàng)造力被無限放大；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展更是推動了人類文明的巨大進(jìn)步，改變了人類的生活方式……    科技的發(fā)展不但在物質(zhì)上推動著人類文明的進(jìn)步，同時(shí)在人類的意識形態(tài)上也徹底改變了人們對世界的認(rèn)識，不斷形成新的、更加科學(xué)的世界觀。哥白尼提出的日心說推翻了長期以來居于宗教統(tǒng)治地位的地心說，地球不再是宇宙的中心。而這僅僅是人類世界觀的一個(gè)變化，諸如此類的認(rèn)識變化實(shí)在太多了。    今天我們在全社會倡導(dǎo)建設(shè)社會主義精神文明，社會主義精神文明建設(shè)的核心內(nèi)容是科學(xué)的世界觀、為人民服務(wù)的人生觀及集體主義的價(jià)值觀。科學(xué)的世界觀是最為基本的出發(fā)點(diǎn)。如果沒有正確的科學(xué)思想來指導(dǎo)行為，就難免會走彎路，所以科學(xué)知識的宣傳和普及是精神文明建設(shè)的最根本的環(huán)節(jié)。    英國哲學(xué)家弗蘭西斯·培根曾經(jīng)說過：“知識的力量不僅取決于其本身的價(jià)值大小，更取決于它是否被傳播以及被傳播的深度和廣度。”    我們說的科普是指采用讀者比較容易理解、接受和參與的方式，普及自然科學(xué)和社會科學(xué)知識，傳播科學(xué)思想，弘揚(yáng)科學(xué)精神，倡導(dǎo)科學(xué)方法，推動科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。這對于廣大讀者來說，可以了解一定的科學(xué)知識，有利于樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。對于科技工作者和文化工作者來說，在全社會開展科普知識教育是參與建設(shè)社會主義文化的重要渠道。    我們知道，中國是一個(gè)擁有5000多年悠久歷史的文明古國，雖然曾經(jīng)在科技上長時(shí)間走在世界的前列，取得了許多舉世矚目的科技成果，但是由于長期的封建思想統(tǒng)治，廣大民眾的科學(xué)意識比較單薄。所以在我國民眾中開展廣泛的科學(xué)技術(shù)普及教育具有特別重要的意義。    科普的形式是多種多樣的，譬如建科技館、自然博物館，舉辦各種科技講座等，但是相對來說，圖書出版無疑是所有科普活動中最為重要和易于實(shí)施的途徑。有關(guān)科普教育和科普讀物出版發(fā)行工作，多年來得到中央和地方各級黨和政府部門以及相關(guān)社會團(tuán)體的廣泛支持。2002年6月29日，《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)普及法》正式頒布實(shí)施，標(biāo)志著我國科普事業(yè)進(jìn)入法制化的軌道。為持續(xù)開展群眾性、社會性科普活動，中國科協(xié)決定從2005年起，將每年9月第三周的公休日定為全國科普日。2003年以來，為支持老少邊窮地區(qū)文化事業(yè)發(fā)展，由文化部、財(cái)政部共同實(shí)施送書下鄉(xiāng)工程。2009年2月，中國科協(xié)等單位五年內(nèi)在全國城鄉(xiāng)建千所科普圖書室的活動舉行了啟動儀式。2003年以來，由民政部、中央文明辦、文化部、新聞出版總署、國家廣電總局、中國作家協(xié)會聯(lián)合舉辦的“萬家社區(qū)圖書室援建和萬家社區(qū)讀書活動”，已經(jīng)援建城鄉(xiāng)社區(qū)圖書室16．2萬個(gè)，援建圖書5600萬冊，其中三分之一以上為科普圖書，約3．5億城鄉(xiāng)居民從中受益，對廣大社區(qū)居民的科技普及起到了一定作用，提升廣大社區(qū)居民的科技素質(zhì)。    為了幫助廣大讀者特別是青少年讀者系統(tǒng)、全面、準(zhǔn)確、深入地學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)自然科學(xué)方面的基礎(chǔ)知識，用科學(xué)發(fā)展觀引領(lǐng)他們愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的能力，中國社會出版社按照國家確定的學(xué)生科普知識標(biāo)準(zhǔn)，編輯出版了《探究式科普叢書》。    該套叢書是一套百科全書式的科普系列讀物，共100本，分為物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球物理科學(xué)、現(xiàn)代科技4個(gè)系列。與其他科普類圖書相比，該套叢書最大的特點(diǎn)是其全面性，幾乎囊括了自然科學(xué)領(lǐng)域的各個(gè)方面，通過閱讀這套叢書，可以“上知天文下知地理”；其次這套叢書的叢書名也很有特色，“探究式科普叢書”從題目上就滿足了廣大讀者對科學(xué)技術(shù)_的興趣，注重探究性，讓讀者帶著問題去了解科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)，從而真正讓閱讀融入人們對世界的認(rèn)識當(dāng)中，讓人們通過閱讀樹立科學(xué)的世界觀。    黨的十七屆六中全會通過的《中共中央關(guān)于深化文化體制改革推動社會主義文化大發(fā)展大繁榮若干重大問題的決定》，為我們描繪了一幅社會主義文化建設(shè)的宏偉藍(lán)圖。我相信這套科普圖書的出版必將在一定程度上滿足廣大讀者對科普知識的全面需求，為讀者樹立科學(xué)的世界觀打下一定的基礎(chǔ)。    是為序。

內(nèi)容概要

機(jī)器人是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器，是整合了控制論、機(jī)械電子、計(jì)算機(jī)、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。《智能的機(jī)器:機(jī)器人》主要介紹了機(jī)器人的誕生、發(fā)展、分類、特征以及機(jī)器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)甚至國防科技等領(lǐng)域的應(yīng)用。

書籍目錄

第一章 “新新人類”——機(jī)器人 第一節(jié) 智定一生——機(jī)器人 1.智能仿生——機(jī)器人 2.以小見大——機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成 3.變形金剛——機(jī)器人的“身體”部件 第二節(jié) 追古溯今——機(jī)器人發(fā)展史 1.歷史印跡——古代機(jī)器人 2.承前啟后——現(xiàn)代機(jī)器人 第二章 種類繁雜——機(jī)器人的分類 第一節(jié) 生產(chǎn)能手——工業(yè)機(jī)器人 1.工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)造與分類 2.我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè) 3.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用 第二節(jié) 生活助手——服務(wù)機(jī)器人 1.方便快捷——醫(yī)用機(jī)器人 2.實(shí)用靈活——康復(fù)機(jī)器人 3.高大威猛——清潔機(jī)器人 4.一機(jī)多能——家政服務(wù)機(jī)器人 5.安全衛(wèi)士——保安機(jī)器人 6.風(fēng)光無限——導(dǎo)游機(jī)器人 7.火海“勇士”——消防機(jī)器人 8.助人脫困——救援機(jī)器人 第三節(jié) 水中健將——水下機(jī)器人 1.深水“蹦極”——無人有纜潛水器 2.技高一籌——無人無纜潛水器 3.記錄歷史——水下6000米無纜自治機(jī)器人 第四節(jié) 戰(zhàn)爭驕子——軍用機(jī)器人 1.身手敏捷——排爆機(jī)器人 2.晝夜?jié)摲獋刹鞕C(jī)器人 3.不畏艱險(xiǎn)——水下掃雷機(jī)器人 4.騰云駕霧——空中機(jī)器人 5.太空暢游——空間機(jī)器人 第五節(jié) 勞動之友——農(nóng)林業(yè)機(jī)器人 1.分工細(xì)致——田間農(nóng)業(yè)機(jī)器人 2.事半功倍——采摘機(jī)器人 3.好壞分明——分揀機(jī)器人 4.園藝高超——嫁接機(jī)器人 5.不同凡響——采集機(jī)器人 6.挖掘能手——伐根機(jī)器人 7.進(jìn)退自如——噴藥機(jī)器人 第六節(jié) 快樂天使——娛樂機(jī)器人 1.大顯身手——足球機(jī)器人 2.口若懸河——聊天機(jī)器人 3.表情豐富——寵物機(jī)器人 4.隨波蕩漾——魚形機(jī)器人 5.揮毫潑墨——書法機(jī)器人 6.惟妙惟肖——音樂演奏機(jī)器人 7.風(fēng)靡日本——機(jī)器人相撲大賽 第三章 相濡以沫——機(jī)器人與人類 第一節(jié) 傲慢與偏見——人類的困惑 1.心存疑慮——機(jī)器人和人是否能友好相處 2.自我否定——“更深的藍(lán)”戰(zhàn)勝了什么 3.和諧相處——機(jī)器人是人類的助手和朋友 第二節(jié) 未來之路——機(jī)器人研究前沿

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   （2）智慧視窗——機(jī)器人的眼睛 人的眼睛是感覺之窗，人有80％以上的信息是靠視覺獲取，能否造出“人工眼”讓機(jī)器也能像人那樣識文斷字、看東西、這是智能自動化的重要課題，也就是機(jī)器人的識別系統(tǒng)。 關(guān)于機(jī)器識別的理論、方法和技術(shù)，稱為模式識別。所謂模式是指被判別的事件或過程，它可以是物理實(shí)體，如文字、圖片等，也可以是抽象的虛體，如氣候等。 機(jī)器識別系統(tǒng)與人的視覺系統(tǒng)類似，由信息獲取、信息處理與特征抽取、判決分類等部分組成。 1.機(jī)器認(rèn)字 日常生活中，信件投入郵筒需經(jīng)過郵局工人分揀后才能發(fā)往各地。一人一天只能分揀兩千到三千封信，現(xiàn)在采用機(jī)器分揀，可以提高效率10多倍。機(jī)器認(rèn)字的原理與人認(rèn)字的過程大體相似。 機(jī)器人先對輸入的郵政編碼進(jìn)行分析，并抽取特征。若輸入的是個(gè)“8”字，其特征是底下有個(gè)圈，左上部有一直道或帶拐彎。 其次是對比，即把這些特征與機(jī)器里原先規(guī)定的0到9這十個(gè)符號的特征進(jìn)行比較，與哪個(gè)數(shù)字的特征最相似，就是哪個(gè)數(shù)字。這一類型的識別實(shí)質(zhì)上叫分類，在模式識別理論中，這種方法叫做統(tǒng)計(jì)識別法。 機(jī)器人認(rèn)字的研究成果除了用于郵政系統(tǒng)外，還可用于手寫程序直接輸入、政府辦公自動化、銀行審計(jì)、統(tǒng)計(jì)、自動排版等方面。 2.機(jī)器識圖 現(xiàn)有的機(jī)床加工零件完全靠操作者看圖紙來完成，能否讓機(jī)器人來識別圖紙呢7這就是機(jī)器識圖問題。 機(jī)器識圖的方法除了上述的統(tǒng)計(jì)方法外，還有語言法。它是利用人認(rèn)識過程中視覺和語言的聯(lián)系而建立的。把圖像分解成一些直線、斜線、折線、點(diǎn)、弧等基本元素，研究它們是按照怎樣的規(guī)則構(gòu)成圖像的，即從結(jié)構(gòu)入手，檢查待識別圖像是屬于哪一類“句型”，是否符合事先規(guī)定的句法。按這個(gè)原則，若句法正確就能識別出來。 機(jī)器識圖具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在現(xiàn)代的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和醫(yī)療中，涉及大量的圖像處理與識別問題。 3.機(jī)器識別物體 機(jī)器識別物體即三維識別系統(tǒng)。一般是以電視攝像機(jī)作為信息輸入系統(tǒng)。根據(jù)人識別景物主要靠明暗信息、顏色信息、距離信息等原理，機(jī)器識別物體的系統(tǒng)也是輸入這三種信息，只是其方法有所不同罷了。由于電視攝像機(jī)所拍攝的方向不同，可得各種圖形，如抽取出棱數(shù)、頂點(diǎn)數(shù)、平行線組數(shù)等立方體的共同特征，參照事先存儲在計(jì)算機(jī)中的物體特征表，便可以識別立方體了。 目前，機(jī)器可以識別簡單形狀的物體，對于曲面物體、電子部件等復(fù)雜形狀的物體識別及室外景物識別等研究工作，也有所進(jìn)展。物體識別主要用于工業(yè)產(chǎn)品外觀檢查、工件的分選和裝配等方面。 （3）人造嗅覺——機(jī)器人的鼻子 人能夠嗅出物質(zhì)的氣味，分辨出周圍物質(zhì)的化學(xué)成分，這全是由上鼻道的黏膜部分實(shí)現(xiàn)的。在人體鼻子的這個(gè)區(qū)域，在只有5平方厘米的面積上卻分布有500萬個(gè)嗅覺細(xì)胞。嗅覺細(xì)胞受到物質(zhì)的刺激，產(chǎn)生神經(jīng)脈沖傳送到大腦，就產(chǎn)生了嗅覺。人的鼻子實(shí)際上就是一部十分精密的氣體分析儀。人的鼻子是相當(dāng)靈敏的，就算在一升水中放進(jìn)二百五十分之一的乙硫醇（就是一種特殊的具有異常臭味的化學(xué)物質(zhì)），人的鼻子也能夠聞出來。 機(jī)器人的鼻子也就是用氣體自動分析儀做成的。我國已經(jīng)研制成功了一種嗅敏儀，這種氣體分析儀不僅能嗅出丙酮、氯仿等四十多種氣體，還能夠嗅出人聞不出來但是卻可以導(dǎo)致人死亡的一氧化碳（也就是我們通常所用的煤氣）。這種嗅敏儀有一個(gè)由二氧化錫和氯化鈀等物質(zhì)燒結(jié)而成的探頭（相當(dāng)于鼻黏膜）。當(dāng)它遇到某些種類氣體的時(shí)候，它的電阻就發(fā)生變化，這樣就可以通過電子線路做出相應(yīng)的顯示，用光或者用聲音報(bào)警。同時(shí)，用這種嗅敏儀還可以查出埋在地下的管道漏氣的位置。 現(xiàn)在利用各種原理制成的氣體自動分析儀已經(jīng)有很多種類，廣泛應(yīng)用于檢測毒氣、分析宇宙飛船座艙里的氣體成分、監(jiān)察環(huán)境等方面。 這些氣體分析儀的原理和顯示都和電現(xiàn)象有關(guān)，所以人們把它叫做電子鼻。把電子鼻和電子計(jì)算機(jī)組合起來，就可以做成機(jī)器人的嗅覺系統(tǒng)了。

編輯推薦

《智能的機(jī)器:機(jī)器人》滿足了廣大讀者對科學(xué)技術(shù)的興趣，注重探究性，讓讀者帶著問題去了解科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)，從而真正讓閱讀融入人們對世界的認(rèn)識當(dāng)中，讓人們通過閱讀樹立科學(xué)的世界觀，為老師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了全面的參考知識。

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