4、人工智能与机器人技术：从基础编程到文化胜任力

人工智能与机器人技术：从基础编程到文化胜任力

1. 机器人工作原理基础

1.1 编程基础与 AI 本质

常有人问“为什么机器人不能做那个？”，对于机器人研究者而言，添加新功能需要时间寻找解决方案、编写程序并测试，这并非简单告知规则就能实现。要深入理解机器人为何受限于某些功能，需从计算机编程基础说起。

人工智能本质上就是计算机程序，如同文字处理器。计算机程序是一系列指令，由中央处理器依次执行。有人将其比喻为食谱，食谱详细描述做蛋糕的步骤，计算机程序则描述从输入数据得到输出数据的过程。

不过，食谱隐喻有局限。以计算三角形面积的程序为例，公式为“area = base * height / 2”。与食谱假定初始食材不变不同，计算机程序要处理变化的输入数据，如不同底和高的三角形。编写能处理任意输入数据组合的程序，在计算三角形面积时相对简单，因为公式明确、行为可预测。但对于人工智能程序，预测机器人在各种输入下的行为极具挑战。

比如，配备麦克风用于语音采集和语言处理程序的机器人，要正确回复用户提出的任何问题；配备摄像头的机器人，要在充满人和家具的房间找到安全路径到达指定目的地。由于保证这些情况极其困难，机器人科学家难以 100% 确定程序结果，若程序在大部分现实情况中表现良好，就称其为“健壮的”。创建健壮程序需要长期的理论研究和实验测试。

1.2 流程图表示程序

为便于理解计算机程序，常使用流程图。流程图中，“Start”和“End”两个圆圈对应计算机执行的首末指令；矩形代表程序要执行的操作，如计算三角形面积、发送音频到扬声器或移动轮子；左上角缺失一角的矩形指示计算机暂停并要求用户输入数据；右下角缺失一角