無聊的科普系列,獻給對知識有興趣的書友。
首先人在做很多事情的時候都是不需要思考的,并且由不會思考的小腦通過執行程序完成的。
比如走路,比如舉起杯子等等
而這些事情看起來特別簡單,卻讓工程師們研究了很長時間,當他們想要把這些簡單的事情編寫成程序,好讓機器人學會的時候,才發現并不那么容易。
本來這個話題涉及到了關于電腦編程的知識,但是我還是想起了一個不需要專業知識就能理解的例子。
那就是“進門”
關于人是如何進門的,這個例子看起來很簡單,但是若想要用語音表達出來自己是怎么辦到的,卻是一件困難的事。
那是因為其實我們根本不知道我們是怎么進門的,這個過程同樣是人腦中的某段程序自動執行,無需思考。
同時這個問題困擾了制造無人機的工程師們很長時間,因為實際操作的時候發現,一個門其實很小,剛好能容納一個人,
要控制機器人從很遠的地方就開始行走,并最終不撞到這個門上是很困難的。
最初無法解決這個問題,于是只好使用雷達,激光測距儀之類的。
人總能在距離還比較遠的情況下,就把身體調整到,運動直線和門垂直的程度。
僅僅依靠眼睛,不需要靠雷達,不需要聲音,連門的位置坐標都不需要計算,因為根本不可能知道精確坐標的。
但是當程序員希望給一個機器人編寫進門的程序的時候,才發現并非那么簡單,如果不借助于雷達,
就和人一樣,光靠眼睛的判斷,就能完成運動一段距離后準確的進入門里并不簡單。
稍微一點點誤差就會導致,機器撞到門框,而人即便是單眼的情況下,幾乎不用思考,就算把精力全投入到另一件事上
也能輕松完成進門的動作,不撞到門框。
最初人們編寫了各種復雜的程序來模擬人進門的過程,有的辦法甚至需要不斷觀察門來建立一套三維地圖。
結果機器人就會在門前小心翼翼,猶豫半天才能做到不撞到門上。
顯然這些復雜的程序并沒有人類的方法完美。
而這個問題在最近得到了解決,有一個超簡單的程序,就可以模擬和人一樣果斷輕松并且不會撞到門檻上的效果。
首先機器人只有一個攝像頭,能實時看到眼前的畫面。
程序思路其實很簡單,首先分辨,門口左右方向的兩根線,稱之為門線好了。
識別出門線后,觀察他們在畫面中位移的速度。
這時候不用數學推倒,光是憑借生活經驗,若你向前行走的時候,看到其中一根門線沒有動,這也就意味著你要撞到上面了。
思路就從這里出發。
想一想是不是這樣,當你徑直沖向一根柱子的時候,這個柱子始終會在你視野中心,不會左右移動。
反之,當你運動的方向不會撞到柱子的時候,柱子在視野中會不斷朝著原理中心的位置移動。
近大遠小,當我們運動中不斷靠近門的時候,門在視野中變大,兩根門線的距離在視野中變大。
而且有且只有當,兩根門線在視野中運動的速度一模一樣的時候,我們恰好沿著運動方向可以安全進門。
如果不是這種情況,這兩根門線中若在運動,其中有一根運動的被另一根慢,那么就說明你有可能要撞到門上了。
就要朝著,那根運動的快的門線,改變方向。
直到,兩根門線的運動速度一樣,就可以安全進門。
另外關于走路是不需要動腦筋這個問題,生物就算沒有了用于思考的大腦區域,依然可以自如的走路,絲毫不受影響。
一個典型的例子是,無頭雞麥克,它整個腦袋都沒了,只剩下一個小腦。
結果不僅走路不跌倒,行動自如,還會做出低頭啄食的姿勢,(它吃的是寂寞)。
關于某些生物在做某些事情的時候,究竟是實時思考,還是在執行事先設定好的程序,有一個有趣的證明實驗。
有一種動物,恰好能夠聞到食物后,準確的走到食物面前,不偏不倚。
于是科學家們提出兩種猜想。
猜想一,這個動物根據線索,思考了自己要怎么走,走多少步找到食物。
猜想二,這個動物就是一個發條機器人,在執行死板的程序,只不過這個程序很巧妙。
本來這個問題無法回答,但有人想到了一個主意,給這個動物安裝假肢,導致它的腿增長,同樣邁出一步,行走距離翻倍。
結果讓人傻眼了,這個動物不僅和食物擦肩而過,而且多走了剛好一倍的路程后,吃起了空氣,儼然是一個不會思考的發條機器。