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库卡眼中的智能工厂,这条奇怪的轨道玄机何在

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上周来自SpaceX,蓝色起源和联合发射联盟公司的代表了参加了由NASA举办的研讨会,会议的主题是探讨未来人类在月球上的存在。这不仅仅是关于地球人如何在月球生存的问题,人类在月球停留多久或者他们将做什么,虽然包含在讨论之列,更有趣的是,NASA还将决定宇航员将从月球轨道到月球表面的旅行方式。未来采用的下一代月球着陆器也正在评估当中。

近日,有一个视频在养宠圈中广泛流传,引无数养宠人士潸然泪下。视频的主角是动物行为专家HeidiWright和一只生命即将走到尽头的导盲犬,HeidiWright以她的能力为媒介,将导盲犬的肢体动作和声音翻译成人语,帮助它和主人进行最后的交流。在HeidiWright的转述中,导盲犬表示了无法继续守护主人的惋惜,还不停地呼叫另一只狗伙伴,让它照顾好主人。

导 读 ( 文/ e-works原创 )

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KUKA
AG是全球工业机器人和设备与系统技术的领先供应商之一,同时也是工业4.0的先锋。

现在的计划与阿波罗完全不同,阿波罗任务的模式是发送一对宇宙飞船到月球轨道,其中一艘将会到达月球表面,然后返回母船,最后再返回地球。然而下一个探月时代将不再是如此简单,而是从顺月空间轨道上的一个通道开始,这条轨道是如此奇怪,以至于让我们想明白NASA如此选择的玄机所在。

这段视频在引发人们感动的同时,也让许多人止不住地遗憾,很多家庭都养有宠物,这些宠物陪伴了主人十数年,早已经超越了传统意义上宠物的范畴,成为了特殊的家庭成员。可是绝大部分人都无法像上文提及的主人那般幸运,能够倾听到狗狗的心声,在这名“亲人”辞世时也只能抱憾相送。

01、科技网红库卡

到现在为止,我们大多数人都知道阿波罗任务是如何进行的。土星五号从佛罗里达州肯尼迪角起飞,环绕地球飞行一圈左右,然后重新点燃它的发动机,奔向月球。经过三天的旅程,阿波罗指挥舱会进入一个近赤道月球轨道,把着陆器送上月球表面,然后在那里停靠1到3天,最后飞回地球。

无数人曾设想过,是否有可能出现一种翻译工具,能够将宠物的语言转换为人语呢?

库卡公司是社交网络中名副其实的网红,其极具创意的视频宣传,让我们都切身感受到了工业机器人的强大功能和无限魅力。

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人宠语言互译并非伪命题,十年内或可“美梦成真“

比如,早在5年前

载人阿波罗号任务,历史上的着陆点

美国资深动物行为专家康·斯洛波奇科夫(ConSlobodchikoff)教授称,未来五至十年内,人类使用一种手机大小的装置——宠物翻译器,便能与动物进行“对话”。这位北亚利桑那大学的生物教授花了30年研究草原土拨鼠的行为,他用AI软件记录并分析草原土拨鼠的叫声,将其翻译成英语,发现这些草原上的小家伙们“具有语言所有方面的复杂通信系统”。而目前,他正试图筹集资金来开发猫和狗的语音翻译设备。

前世界冠军蒂姆波尔

赤道是登陆月球的最容易的地方,最初三个阿波罗载人登陆月球任务,阿波罗11号、12号和14号
,都是在月球赤道附近几度的范围之内着陆的。后来的任务着陆位置向北移动,但是到目前为止只有阿波罗15号降落在北纬26°。虽说美国人已经探索了月球,但这个说法就好像一个外国人去过了中国首都北京,就说他去过了中国一样。

在这条未知明暗的道路上探索的显然不止他一人。天下熙熙皆为利来,天下攘攘皆为利往,其实“宠物翻译器”的低配版早就被放上了淘宝,取得了可观的销量,卖家声称这个设备经实测翻译准确率高达80%。纵览评论,“好玩”、“有意思”、“灵气”之类的好评不在少数,从中我们也可以窥知消费者对于宠物翻译器的需求与肯定。

与Kuka KR AGILUS 的终极对决

事实上在月球上气候较为温和的地区仍然有很多有趣的现象值得探索,特别是在月球两极的陨石坑下面水冰的存在。可惜美国人也并未涉足这些地区,部分原因是当时的技术限制。理论上阿波罗可以在两极着陆。它也可以降落在赤道上。然而在中纬度着陆挑战会更大些,要到达这些纬度,指令舱的轨道倾角必须与0和90度之间的距离一样远,不过阿波罗号的设计并不是为中纬度着陆而建造的。

4S营销理论下,仅做到趣味性的满足显然不够,在宠物翻译这块才刚刚开掘的沃土已吸引了无数“赏金猎人”的眼光。如果按斯洛波奇科夫教授所说的,这项技术能在十年内成为现实,小范围满足的是人与宠物的交流沟通,大范围可能是人类一统动物世界的温和策略与梦想。

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自动语音识别技术和语音翻译技术助力

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近直线光环轨道,以月球为中心

低配版宠物翻译器运用的技术原理就是对狗狗的叫声、动作等生物信号进行采样,对获取的数据进行频谱分析,对姿势动作DSP运算数字化处理,把得到的翻译语言以中文形式语音播报出来,但是由于采样的范围和机器内存等的局限性,这种低配宠物翻译器在翻译的准确度和丰富性方面尚有待提高。

4年前,波尔再战库卡机器人

现在美国宇宙局关于未来登月的新计划并不是直接登月。相反未来的月球漫步车将首先访问近直线光环轨道的“月球深空门户”。什么是近直线光环轨道?
这需要一点时间解释,但这么做肯定是很值得的。任何三个天体组成的系统中都有稳定的共轨,太阳系中已经有数百个这样的天体。

相较之下,为实现人狗沟通而设计的“NoMoreWoof”耳机要更胜一筹。

比拼的却是水杯弹奏音乐

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过去几年,AI领域的进步带来了自动语音识别技术和语音翻译技术的显著改进,计算机算法已经可以通过对大量数据进行的学习和训练来解释语言,而不是通过一组死板规则进行预编程。“NoMoreWoof“是由北欧发明与发现协会开发的,应用的是三个不同技术领域的最新技术的组合,即脑电图传感、微计算和专用脑-机接口软件,主要由脑电图耳机、RaspberryPi处理器和一款便携音箱组成。这些传感器是脑电图记录器,可以降低读数,减少离子电流在狗脑中的电压波动。然后由微型计算机拾取波动,在这种情况下形成一个覆盆子pi,并对它们作出解释。

让我们做一个思维实验,想象一下你站在太阳的表面。在你的正上方,大约5个天文单位之外是木星。如果你画一个等边三角形,每个边长5个天文单位,你会发现一群小行星或者尾随或者引领木星。

例如,大脑中有一种特定的电信号来定义疲劳感,还有一些最容易被发现的神经模式:“我饿了”,“我累了”,“我很好奇那是谁?”,“我想尿尿”……耳机中的传感器会捕捉这种特殊的电信号,并将它们转化为人们能够听懂的语言。

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它们就是是特洛伊小行星,由于木星巨大的质量吸引,这些小行星的轨道非常稳定。它们也在围绕绕拉格朗日点运行,木星之前的L4点和在木星之后的L5点。
在任何轨道上都另外有3个稳定的点,但最重要的是L1和L2,在日地系统中,这些点可以用于太阳监测卫星的,所以詹姆斯韦伯太空望远镜最终将会悬挂在地球-太阳的L2点周围,或者处在160万公里远的地球阴影中。

再结合基础的自动语音识别技术和语音翻译技术,计算机算法可以大致地分辨出宠物的情绪,这是短时间内宠物语言翻译能达到的制高点,至于要通过宠物翻译器来了解动物伙伴们真正的内心世界,还期待人类进一步的大动作。

而在3年前

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精确翻译之路仍山高水远,中间的代沟需要这些填平

波尔与库卡移动机器人

拉格朗日点在数学上是真实存在的,与此同时在实践中,绕这些点运行要容易得多。这正是“月球深空门户”将要做的。近直线光环轨道是地球-月球L2轨道的一个特例,它看起来似乎是一个奇怪的月球极地轨道,绕轨一圈需要6到8天。

需要指出的是,动物的大脑并不如人类的大脑复杂,人脑的活动通常有一个明确的目标导向,动物的大脑却不一定,人的各种语言之间的转换也具有相对窄范围的对应关系,而动物的语言与人类的语言则对应范围很宽,比如,狗会发出急促的叫声,可能是因为想要向主人乞食,也可能是因为警惕陌生人,还可能是对主人不陪自己玩的责怪。如果它想表达的是这一种,而AI的翻译器却传达为另一种,那么就容易将人和宠物之间的沟通引入“歧途”,从而完全丧失了宠语翻译的意义了。

(Titan+Omnimove)

从最简单的角度来看,NRHO看起来像一个围绕月球的高度偏心的极轨道,其近拱距约为3200公里,远拱点约为其10倍。不过这个轨道并不是月球轨道。数学上说,它仍然是绕地月L2点的轨道。它需要比进入月球轨道更多的能量,但它有着奇妙的好处。无论是目前正在飞行的还是正在测试的运载火箭,都很容易进入这条轨道,它处于对地球、太阳以及深空进行观测的有利位置,与地球进行通信十分容易,所以NRHO轨道可以作为在月球远端运行的中继站。

那么有没有可能通过AI实现完全精准的宠物语言翻译呢?任重而道远。通过自动语音识别技术和语音翻译技术,计算机算法可以大致地分辨出宠物的情绪,但要明确更深层次的宠物肢体动作和叫声的内在意图,AI还需要一场“扭转乾坤”的大革命。在这方面,我们可以联想AI在同声传译上的表现,之前,很多媒体搞起了“Ai会取代哪些工作岗位”的预测,笔译、口译在许多预测中被认为被取代率高居榜首,这并非空穴来风,AI翻译不可谓不是当今AI领域的一个热点,搜狗,谷歌,Facebook,网易等都削尖了脑袋想要分一杯羹,卯足了劲儿想要成为这一领域的领头羊,毕竟人工翻译领域人工成本高居不下,如果能用AI解决高成本问题,无疑劫走其中大部分的红利。

并肩作战,达到完美平衡

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然而,就目前来看,AI翻译并没有完全取代人工翻译。相比于对其他事物的了解,人更了解人自身,而针对人自身语言所进行的AI翻译尚且前路未朗,AI又如何在宠物翻译领域崭露头角呢?在智能相对论看来,AI在宠物语言翻译方面的应用,还需要填平这些“代沟”:

人机协同才是这场比赛的终点

由于这是一个绕地月L2的轨道,所以它本质上很不稳定,需要一些燃料来维持轨道运行。虽然这是一个问题,但正如阿波罗任务所发现的,几乎所有环绕月球的轨道都是不稳定的,都需要燃料来维持航天器轨道。

1、数据关,成风尽垩之技无的放矢。要明确动物语言所表达的具体意义,需要先对动物的叫声和即时脑电波动进行完整的采样比对,再在这些数据的基础上建立数据库。而这两种数据都存在着广泛性和多样性,以犬类为例,不同的犬种声带粗细宽窄各不相同,针对同一情景发出的叫声分贝高低和尖细情况也不同,而刺激犬类发出叫声的场景又是难以穷尽的,单单收集犬类的声音样本就是一个无比巨大的工程了,数据库自然也难以完善。

不久的将来,NASA将会建成绕月球运行的空间站。如果你长时间观察,它可能看起来像在月球轨道上运行,但实际上它并不在。这个轨道将会是去往月球的路上的第一个停靠站所处的轨道。与阿波罗任务不同的是,这个月球深空门户将可以带人类去月球的任何地方,
无论是去探测困在月球两极的水冰,还是去月球的远端,或者重温月球上的人类着陆点等历史地标。

2、
技术关,空手搏斗难制胜。一个AI翻译产品做到翻译精确至少需要攻破几个难题:形式端,拍译要攻克图像识别,同声翻译要攻克语音识别:内容端,攻克文本语言分析、大数据。而AI还没有发展到能够极为精确地处理这些问题的阶段,机器缺乏对视觉场景、听觉场景、自然语言处理的常识判断。

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如搜狗搜索在2017年6月的分享会上发布了创新产品搜狗翻译APP,应用了基于生物学习的神经网络机器翻译系统,将翻译精确度提升到一个前所未有的高水准,然而在翻译效果的“信达雅”上,仍然只做到了“信”的层面,对语言背后的幽默、情感等丰富含义的解读离人们所期待的水准还有些距离。

有意思的是,在前两场较量中,Kuka机器人都以微弱劣势败下阵来,结尾的宣传语却非常明确:它也许不是最好的乒乓球手或室内音乐演奏家,但它也许是机器人和自动化系统中最棒的!

3、语义关,语料积累、场景收集和副语言与文化背景成痛痒之地。AI翻译在文本或语言的寓意分析方面还强差人意。与人类语言相比,动物语言都是即时信号,信息内容全部关于当下,或示威,或示警,或示爱……从中看不到用语言来激起对过去的联想的迹象,并且单个个体能发出的声音形式太单一了,蕴含在其中的丰富信息难以明确表达。

Kuka+波尔系列视频,风靡全球社交网络,极大提升了库卡品牌的知名度及影响力。其真正将创意和库卡公司对机器人的思考完美融合——人机协同才是未来发展的方向;人,始终是未来制造的主导要素!

宠物翻译的难点不仅在于声音的收集,更在于声音背后具体含义的对应。这种对应是宽范围的,难以精确的,机器缺乏对视觉场景、听觉场景、自然语言处理的常识判断,无法精确理解语音所表达的内涵,甚至在这个方面还比不上人类对动物语言的理解,人可以根据生活经验来理解动物语言,比如看到狗狗冲着陌生人吠叫,人们可以推测它是在防备这个陌生人,而机器可能就没办法很好地理解这个画面,从而做出错误的判断。

02、库卡眼中的智能工厂

又比如,“好”这个字是日常交际的常用字,在百度汉语显示有19种语义,这些语义是结合具体场景来体现的,当偶遇熟人时,“好”的意思是问好;当别人征求意见时,“好”用来表示同意;当人们商讨时,又可以用“好”来表示反问……可见场景对于语义具有至关重要的影响,机器的正确理解场景的这件事上还需要加油,从而提高语义翻译上的高精确性。

库卡公司已经远远不是大家想象中的一个工业机器人品牌那么简单,而是以机器人为核心,构建的机器人设备、自动化系统、软件等为一体的工业生态巨擘!

4、“历史包袱”难抖掉,AI难以跟上生命体的学习进程。狗的叫声在一定历史时期并不是一成不变的,狗凭借自身的灵性以及主人的后天驯养,具备有学习能力,例如狗类中智商排名第一的边境牧羊犬智力水平已经相当于6—8岁的小孩,经过学习,在放牧时它会用不同的叫声来驱使羊群,控制羊群走向。还有一些宠物狗,甚至会在人类的刻意训练下发出类似“妈妈”的叫声,宠物语言在日新月异的变化,计算机却很难抖掉语言的“历史包袱”,这些也造成了AI宠物翻译的困境。

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动物语言和人语之间的代沟是客观存在的,AI所能做的,只能是不断改进自身的功能,用科学手段完善数据库、内容、语料和场景,形式和内容双管齐下,才能将这条横亘在动物语言和人语之间的代沟填平,在坚实的地基上建立起实现人和动物“有效沟通”的“巴别塔”。

作为推进工业4.0的先锋企业,库卡公司做了哪些工作?其描绘的智能工厂是什么样的?

库卡将自己工业4.0理念融入到这段视频中,以期求通过自己不断进化的能力为客户提供更高更强的服务水平。下面,小编将尽可能的挖掘kuka智能工厂愿景中的关键要素和前沿技术实践,以为大家提供有价值的参考!

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03、Kuka智能工厂要素挖掘

首先我们要明确的是,库卡是作为一家以工业机器人为核心的供应商的身份在工厂内所扮演的角色。

核心

工业机器人系统

库卡成名于机器人,是业界公认的工业机器人四大家族之一,拥有品类齐全的几乎针对任何要求和任务的机器人,以及相应的机器人控制系统、软件、外围设备等等。

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