智能机器设备的创新信息
1．智能仿真计算机的新成果
⑴将合作开发模仿人类大脑的计算机模型。
2005年6月6日，美国IBM公司宣布，它将与瑞士一个研究小组合作，共同开发世界上第一个，从分子级别模仿人类大脑的计算机模型，为研究人类认知的诸多方面提供证据。
此项名为“蓝色大脑”的计划，将由IBM和瑞士洛桑联邦高等理工学院的科学家共同实施。它将以IBM此前开发的“蓝色基因”超级计算机为基础，该计算机的运算速度最高可达到每秒22.8万亿次。另外，瑞士洛桑联邦高等理工学院的科学家在过去10年间，建立了世界上最大的人类大脑皮层神经结构的数据库。研究人员已经精确地研究了大脑皮层中单个神经细胞中的电流生成和传导，以及不同神经细胞彼此连接的方式。
大脑皮层是高级神经中枢，其质量约为人脑的85％，是语言、学习、记忆和复杂思考等认知现象形成的基础。开发“蓝色大脑”的科学家表示，他们将利用“蓝色基因”的超强运算能力和大脑皮层数据库中的丰富信息，通过模拟大脑皮层最基本功能单位感觉柱的电流和分子结构，创造出完全能模仿人类大脑功能的计算机模型。
科学家说，“蓝色大脑”开发成功后，可用来细致观察人类大脑对不同刺激的反应，研究理解、记忆、道德等认知现象，以及孤独症、精神分裂症和忧郁症等由于大脑“微电流”障碍导致的精神疾病。不过，科学家认为至少还要经过10年左右的研究，这一天才可能到来。
⑵研制成“模拟病人”的智能仿真计算机。
2006年2月，《今日美国》网站报道，英国查塔姆市麦德伟医药学院院长克莱尔·麦凯教授领导的联合研究小组，研制出一个具有真人大小的“模拟病人”，它能说话、会喘气，甚至还能呻吟和流血。利用这一逼真的人体模型，接受培训的医学专业学生，能够亲身感受并获得抽血、打点滴等专业技能，还能看到病人对药物的反应。
麦凯介绍说，这是该院进行实验室模拟教学示范的全新方法。首次使用的这个人体模型被称为“西蒙”，它由计算机控制，可在英国任何一家医学院作为教学培训工具使用。
麦凯解释道，西蒙能跟学生说话，比如让学生了解哪些治疗会对他造成伤害。他指出，西蒙还能将心脏病发作、支气管炎和肺炎等大量心脏及呼吸系统的疾病症状，演示出来。西蒙能对学生所采取的医治手段作出反应，甚至还能将程序调节为“死亡”，然后再对复活等急救措施作出反应。
西蒙是“临床技能训练室”模拟病房中的一位住院“病人”，该训练室设在麦德伟医药学院的校园内。训练室全套配备了医院的病床、窗帘和检查床等实物。训练室中的这位永久病人还拥有完全不同的身体：和真人一样大小的骨架内布满了可取出的心脏、脾、肝脏和肾脏等器官。摄像机将训练室中学生的活动拍摄下来，便于指导老师随后对学生的行为作出评估。
⑶研制出下跳棋永不会输的智能计算机。
2007年7月，加拿大艾伯塔大学计算机科学系主任，乔纳森·谢弗领导的一个研究小组，在《科学》上发表研究成果称，他们花18年时间，研究跳棋的所有５万亿亿种组合，最终成功研制出一台计算机，可以在这项拥有5000年历史的古老游戏中做到永远不输。这项成果，被视为人工智能发展进程中的一个里程碑。
这台跳棋冠军计算机名字叫做“Chinook”。谢弗说，chinook计算机于2007年4月研发完成，它在跳棋游戏中永远不会输，如果对手每一步都走对，顶多也只能和它打成平手。
谢弗说：“我认为，我们抬高了计算机技术和人工智能研究方面的门槛，抬高得还不少。通过chinook，我们史无前例地把计算机系统的运转能力，增强了100万倍。”
谢弗说自己玩跳棋玩得“很差”。他通过研制chinook，来探究计算机处理和存储数据的强大能力，并找到了在跳棋游戏中应用人工智能定律的最佳方式。
在项目研发过程中，谢弗曾向世界顶级跳棋高手请教。除了1997年至2001年间相关研究有中断以外，近18年来，平均每天有50台计算机（最高峰时每天有200多台计算机）在运行，计算chinook所需要的数据。
⑷研制模拟人脑具有思维的认知计算机。
2008年11月，国外媒体报道，IBM宣布，它将领导一项由政府资助的联合项目，研制可以模拟人类大脑的电子线路。该研究将有赖神经生物学家，计算机和材料科学家以及心理学家的通力合作。
美国国防部高级研究项目局，已经为该研究项目的第一阶段拨款490万美元。开发出的新技术，可以用于大规模的数据分析，决策或图像识别。
领导此次联合研究的IBM科学家达门德·莫哈说：“大脑具有一种惊人的跨意识的多重含义信息整合能力，它可以毫不费力的创建时间，空间和物体的种类，以及得出感官数据的相互关系。大脑可以完成各种无与伦比的技艺，令现在的计算机望尘莫及。”
认知计算机技术的关键，是通过对大脑的结构、动力学、功能和行为的逆向工程，设计出具备人类思维能力的智能机器。IBM将联合美国的五所大学，进行一项雄心的计划。该项目目标，是把我们从真正的生物系统中所掌握的知识，与超级计算机神经元的模拟结果整合起来。然后首次生产出一个可以模拟人类大脑的电子系统。
⑸研制模仿大脑工作的神经计算机。
2009年4月，德国海德堡大学物理学家卡尔海因茨·迈尔领导的研究小组，对《国际先驱导报》记者披露，他们正在紧锣密鼓地研制一种迥异于传统电脑的“大脑芯片”，将根据神经科学的研究成果，构建一台像大脑一样工作的神经计算机。
迈尔介绍道，这种新型“神经计算机”模仿大脑工作方式，把一张包含大量神经元和突触的网络压缩在单个芯片上。它将和人脑一样运行，只是更小更轻便。他说，我们正在记录人脑神经组织的数据，以期模仿大脑皮层的神经形态建立硬件模型。测绘、建模只是研究的第一阶段，第二阶段是建立模拟电子脑细胞网络，就是在单个芯片上建立一个有300个神经元和50万个突触组成的网络，就像人脑的神经系统一样。
其实早在4年前，IBM公司和瑞士洛桑理工学院合作，已启动了“蓝脑”计划，希望通过模拟生物神经元复制人工智能系统。而2008年，瑞士科学家设计的一款电子鼠脑，据说已能主动对外来信号初步做出分析。但总体来说，目前开发出的神经计算机智商不高，体积也相对较大。
迈尔研究小组为突破上述不足，研究出一套更先进的建模原理。他们充分利用突触的传导作用，产品体积被进一步缩小。而且因为神经元很小，这个系统运行比软件模拟快1000万倍。研究人员用模拟电子代表神经元、用数字电子代表它们之间的传递，成功将一个由20万神经元和5000万突触组成的网络压进20厘米的单硅片上。
把如此庞大的电路压缩到这么小巧的“体态”里，神经计算机受得了吗？迈尔解释道，与所有计算机一样，这个芯片也会有缺陷。但模拟生物神经系统的好处便是它容错性极高，一个缺陷只会影响网络中的一个突触，不至于像传统计算机那样牵一发而动全身。
⑹研制出世界上最接近人工智能的机器。
2012年9月，国外媒体报道说，被誉为“计算机科学之父”和“人工智能之父”的英国数学家艾伦·图灵，在 1950年时曾发表一篇名为《计算机和智能》的论文，并提出了一个测试标准，来判断电脑是否像人那样“能思考”。这个测试后来被称为“图灵测试”，现已被多数人承认。
图灵测试是测试人，在与被测试者(一个人和一台机器)隔开的情况下，通过一些装置（如键盘）向被测试者随意提问。问过一些问题后，如果测试人，不能确认被测试者30%的答复哪个是人、哪个是机器的回答，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人类智能。目前，还没有一台机器能够通过图灵测试。
今年6月底，在英国著名的布莱切利庄园，举行了一场国际人工智能机器测试竞赛。由俄罗斯专家设计的“叶甫根尼”电脑程序脱颖而出，其29.2%的回答均成功“骗过”了测试人。取得了仅差0.8%便可通过图灵测试的最终成绩，使其成为目前世界上最接近人工智能的机器。
2．研制能感知人类情绪的智能电脑
⑴研究能够感知人类情绪好坏的新型电脑。
2006年2月，澳大利亚广播公司报道说，如果电脑能感知你何时对其不耐烦，并做出相应调整以稳定你的情绪，这无疑令人极为兴奋。而弗朗霍夫电脑图形图像研究所，电脑专家克里斯蒂恩·彼得领导的研究小组表示，情绪感知技术未来某一天将令电脑具备上述功能。
目前，彼得研究小组正在开发一种新系统，它能利用视觉、语音和触摸技术，收集一个人情绪状态的数据。接着，系统会解释或翻译这些数据，并做出反应。例如，如果电脑感觉到用户情绪激动，它可能会自动让屏幕背景颜色的强度柔和下来，关闭背景音乐，放大或减小图形数据，调节传递给用户的信息量，或直接表示歉意。
然而，感知一个人的情绪状态，并不像上面想象的那么轻巧。目前，收集数据的方法，要求研究人员将电极缠在用户身上，在实验室中监控他们的行为。显然，如果采用非强迫式方法，诸如使用视频监控一个人的姿势，或用录音机分析声音等，肯定能使用户的行为更加自然。但是，如果用户移动范围过大，数据就会中断。
针对上述情况，彼得研究小组正在开发一种无线电子手套，这种手套能测量用户心率、血压和皮肤温度。研究人员表示，将在德国汉诺威电子信息及通信技术博览会上，展示这种无线手套。
美国麻省理工学院电脑专家罗莎琳德·佩卡德教授说：“弗朗霍夫电脑图形图像研究所一直是创新领域的领导者。”电子手套收集的信息，将通过无线方式传输到一个基地单元，这个单元接着会将信息储存在记忆卡，或将其发送到电脑数据库里。彼得研究小组编写的软件可以分析这些数据，并检索显示某种情绪的模式。
例如，如果用户的心率加速，皮肤温度低于某种限度，系统就能显示用户是否已经生气。其它一系列不同变量可表明，用户是稍微吃惊还是非常吃惊。此外，弗朗霍夫电脑图形图像研究所的研究人员，还在开发一种能利用普通网路摄影机，读取用户面部表情的技术。他们的目标，是将所有表示情感的信息收集到数据库，然后实时分析这些数据，编写电脑程序以立即做出反应。
⑵研制出能够识别人类情绪的电脑。
2006年7月3日至6日，在“英国皇家学会”举行的展览上，众多参观者参与了一项名为“情绪感知”的电脑测试，体验电脑识别困惑、开心以及其他人类复杂情绪的功能。
“情绪感知”电脑开发人员表示，利用该技术将来可制造能够读懂路人心思的广告牌。当其看到一位路人愁眉不展时，该广告牌就主动提供令人愉悦的商品推销广告；同时，该项目组成员还正与美国科学家合作开发一种特殊的耳机，它可以分辨其他人的表情。这对那些患有孤独症的患者非常有益，戴上此耳机可与他人更好地交流。
剑桥大学电脑科学教授彼得·罗宾森表示：“想象一下，一台电脑能明白我们当时的情绪，然后试着销售合适的商品，这该是多有意思的事情！将来，手机、汽车和网页均可读懂我们的思想，针对我们的情绪做出反应。”
“情绪感知”电脑项目组，从照相机中提取数据，然后查找并且追踪24个脸部“特写”，比如鼻子边缘、眉毛和嘴角等。目前，他们已经将人类20个关键的脸部动作，如点头摇头，扬起眉毛或扯起嘴角等与相关的情绪联系了起来。参观者可为电脑展示不同的表情，从而有可能为电脑提供新的数据。
罗宾森教授对此表示：“这个系统能够适应人类的不同面部特征，比如圆脸、瘦长的脸型，或者戴眼镜的人、留胡子的人都没有问题。不过，有时候即使人们表达同一种情绪表情也不一样。我的美国同事正在对这个系统进行微调。”
该项电脑技术还有多种用途，比如应用在汽车上以提高驾驶的安全性。该项目小组记录了志愿者们在驾驶阶段的表情数据，这样可以更好地确定他们困惑、厌倦或是疲劳的情绪，从而及时采取保护措施。
3．开发能自行复制或组装的智能机器
⑴研制出能进行自我复制的智能机器。
2005年5月11日，美国纽约州康奈尔大学李普森领导的研究小组，在报纸上发表文章称，他们发明了一种能够自动进行自我复制的智能机器。
这种智能机器由4个10厘米大小的立方体构成，这些立方体由相同的机械部件和电磁体组成，以确保这些立方体能够自由的拆卸和安装。同时，科学家还在立方体内安装了电脑程序来完成复制工作，这个智能机器能够进行弯腰、拣拾以及堆积立方体的动作。
李普森说，尽管他们研制的这个智能机器的复制功能，跟生物学上的复制功能相比还很简单，但是这个研究成果至少证明了机械上的自我复制是可能的，生物克隆并不是唯一的自我复制方式。
李普森研究小组相信，他们的研究理念在未来如果能得到广泛利用，就能制造出更多的能够在极端危险条件下和在太空工作的智能机器，来代替人类目前的工作。
该智能机器现在除了能够进行复制外，还没有别的功能。它通过同桌面相接触而获得动力，通过机器面部来完成数据的转换。
在复制功能演示中，这个智能机器先是弯腰让头部的第一个立方体落下，然后再弯腰拣拾另外的一个立方体，并把它放置在刚才的立方体的上部，然后再重复做这个动作。在新的一个智能机器大体成型后，它会自动的把各个立方体摆正，完成复制工作。
研究小组说，这种4模块的智能机器，能够在2.5分钟内通过拣拾和重组立方体，完成复制自己的工作。
⑵开发能自己组装的智能机器椅。
2006年7月，美国康奈尔大学机械与航空工程学院，副教授罗菲尔•安达瑞尔，与加拿大艺术家马科斯•迪安一起，设计并制作了一把机器椅。虽然这把椅子还没有公开展示，但从已公布的录像上可以看出，这把椅子拥有神奇的“智能”。
从以下一系列图片中，我们可以看到：一把完好的椅子突然分崩离析，然后，椅面开始在地面上“爬行”，寻找一条条断腿和椅背，利用铆钉将它们全部榫合在一起。接下来，最神奇的一幕发生了：椅子自己缓缓站了起来，恢复原状。如果是晚上看到这一场景的话，还真有些毛骨悚然。
神奇之处还有很多。去年5月，同样是在康奈尔大学，科学家研制出能自我复制的机器人。它由4块智能模块组成，每个模块大小为10立方厘米，内含一个微型计算机芯片，能在组装时发出具体指令。模块间可自由旋转120度，外表面配有电磁铁，这样，模块之间就可以由磁力强弱来拼装组合或分开。这种机器人可以自由拼装成各种形状，如塔形、直角形和正方形等。
在此前的2001年，罗菲尔•安达瑞尔就曾与马科斯•迪安合作，做出过一张会自己行走的桌子。这张桌子能根据人所在的位置自行旋转，使其始终保持正对着使用者。
这些进展都源于人工智能的深入研究。科学家根据需要，设计出机器完成某一功能的流程，但这个流程并非精确地从一个位置移动到另一个位置，机器人能通过“视觉”或者磁力来感知复杂的环境，然后再自主决定做出什么样的动作，最终完成工作。尽管人工智能的研究可以说还处于初步阶段，但一个又一个成就让我们有理由相信，机器人的智商还将不断增长，惊奇还将不断出现，人和机器人的界线将会变得越来越模糊。
4．发明用大脑意念控制的智能装置
⑴发明可用大脑意念控制的电脑手。
2005年10月，有关媒体报道，意大利比萨的圣安娜高等学院的一个研究小组宣布，他们发明了第一个由大脑意念控制的机械手。被称为“电脑手”的这个金属手，融合了史无前例的机械灵活性和一个精密复杂的电脑程序。这一机械和电脑有机统一的系统，可将佩戴者的大脑意念信号转变成动力，使用者可以移动假手并感觉到它的活动，一切就像真的一样。
研究小组先在患者身上对“电脑手”进行测试，其主要目的是设法完善传感界面。这个传感界面由一个微处理器、电极和一个植入佩戴者手臂下端的一个遥感系统组成，充当人机翻译器的角色，能够翻译和传送往来于假手与患者中枢神经系统的电信号。为了达到这个目的，研究小组已经发明了相关电极：可以记录神经细胞的电信号，并刺激佩戴者细胞提供感觉回馈。
除了与使用者的身体进行感觉交流外，“电脑手”在机械方面也实现了很多创新。例如，5个手指可以独立活动，每个手指中的一个直流发动机，能够让机械手在16度内自由活动，这略小于人手22度之间的活动范围。每一个发动机，将拉动一个由特氟纶绝缘材料包裹的电缆。这些电缆模仿手指中的腱和肌肉，让它们能够弯曲，如达到可以抓握咖啡杯的程度。利用植入手指表面的压力传感器，机械手可以拿起细小的物体，而不会把它们捏碎。
研究人员认为，发明“电脑手”的主要目的，是让患者感到他们重新拥有上肢。为了设计一款功能完善的假手，制作者正在细心钻研美学，尽量设计出让患者感到满意的产品。据悉，这个“电脑手”，不再采用市场上常见的折叠式机械手形式，它将使用装饰性的硅树脂手套进行包装，让其看起来更像真手，还会安上必不可少的手指甲。总之，要让患者感觉更自然，不会觉得身体上又多出某个外来的东西。研制者说，“电脑手”投放市场，还需要5到8年时间。
⑵开发出可用意念控制轮椅的智能装置。
2009年7月，日本理化研究所与丰田汽车公司等公司，联合创办的综合研究中心，近日宣布，他们开发出一种方便快捷的脑电波控制智能装置。这种智能装置不但将采取脑电波的电极数量简化为5个，而且通过对解析算法的改进，实现了快速实时控制，所需反应时间只有125毫秒。在电动轮椅上应用这种智能装置实验，实现了只靠意念就能控制轮椅的活动。
当人想活动右手的时候，在脑的运动区域中与右手有关的脑左半球部分，脑电波的震动幅度就会变小。这被称为事件相关去同步现象，如果能够从脑电波中检测出这种现象，就可以明确地了解到人想要做什么样的动作。此次研究人员应用的就是这个原理，即通过检测出的脑电波提前了解人的意图，然后控制电动仪器做出对应。
以往为了检测脑电波，人的头部往往会被设置近百个电极装置，而此次开发的系统由于将检测范围限定在脑的运动区域，因此，只需要5个电极就可以。这5个电极中，各有两个用来检测与控制，左右手活动有关的脑电波，还有一个用来检测与控制腿部活动有关的脑电波。而在信号处理方面，研究人员则在采用了空间周波数过滤法，以及线型分离器技术的基础上，融合了其独创的脑电波信息处理技术——盲信号处理分离法，最终开发出这种新的脑电波操纵系统。此外，这种系统不但方便快捷，而且还能将脑电波的解析结果，实时显示在电脑屏幕上，以便于使用者与自己的意图对照。
研究人员把这种脑电波系统装在电动轮椅上进行实验，当实验人员想“抬起右手”的时候，轮椅就向右，想“抬起左手”的时候，轮椅就向左，而想“走”的时候，轮椅就前进。如果想紧急停止的话，则通过面颊的肌肉部分进行控制。研究人员称，这种高自动化的智能装置，对于使用轮椅的残疾人来说是一个福音，而普通残疾人通过每天3小时、共1周时间的训练，对轮椅的控制精度就可以达到95%。
5．智能设备装置的其他新成果
⑴推出虚拟人物身处实景的交互式智能游戏。
2007年6月，美国佐治亚州理工学院，布莱尔·麦金太尔等人组成的一个研究小组，推出一款互动性强、更为逼真的智能游戏。玩家只需戴上特殊的游戏眼镜，将笔记本电脑背在身后，就会产生与以往完全不同的游戏体验。
跟别的电脑游戏不同，这款被设计者描述为“互动戏剧式”的游戏，让玩家身处的不再是一个陌生的虚拟世界，而是让虚拟人物奇普和格蕾丝，来到玩家所在的现实场景中。
研究人员历时一年才研发出这款游戏。他们在实验室里搭建了一个有床、吧台、装饰画、电话以及一些家具的起居室。游戏眼镜前的摄像头将起居室中的影像传入电脑，和虚拟影像相融合，这样玩家就可以在现实环境下和虚拟人物交流，成为游戏的真正参与者。
麦金太尔表示，这款游戏可以让玩家做任何想做的事情，从触碰实物到接听电话等，和现实生活中遇到的场景别无二致。
目前，美国和其他国家的一些研究人员，正在研究将此技术应用于，外科手术和喷气式飞机维修等工作中。
⑵研制宇宙飞船人工智能控制系统。
2011年2月14日，英国《每日电讯报》报道，英国南安普敦大学自动控制系统专家桑德尔·维纳斯领导的研究小组，正在研制宇宙飞船人工智能控制系统，并已将其部分成果配备在即将发射的欧洲航空局智能运输车2（ATV2）上。未来的宇宙飞船或能自己做决定、提要求、预测危险并像人类一样思考。
在欧空局的支持下，该研究小组一直在研发能用于人造卫星、机器人探索工具和宇宙飞船中的人工智能控制系统，以便这些设备能更好地控制自身。
欧空局智能运输车2（ATV2）上已配备了一套人工智能系统，它有望证实这项技术的安全可靠性。它将遵循提前编好的路线，并使用车载传感器和避免碰撞系统，安全到达国际空间站。
目前，航天运输车把物资送往国际空间站后，会自动在大气中焚毁。但欧空局已开始着手研发能把物资和实验设备放入回收舱，并运回地球的航天运输车。
摘自张明龙、张琼妮《国外电子信息领域的创新进展》知识产权出版社2013年版，第352～359页。
