一位倉庫搬運工走近一堆貨箱。貨箱的形狀、大小和顏色各不相同，被隨意地堆疊在一起。
設想一下，你可以看到搬運工腦子里關于如何搬運箱子的思維活動，然后考慮一下該問題的復雜程度。
許多貨箱都是標準的棕色，而且緊緊地壓靠在一起，使人很難看清楚邊緣。兩個箱子之間的分界線到底在哪里呢？還有一種情況是，箱子之間有間隔，并且沒有對齊。有些箱子被轉(zhuǎn)動過，所以有一個邊緣伸出。在整堆箱子的頂上，一個小箱子斜放在兩個較大的箱子之間。大多數(shù)箱子都是普通的棕色或白色的紙板制成，但也有一些印有公司標志，還有一些則是放在商店貨架上展示的彩色零售包裝盒。
當然，人類大腦幾乎瞬間就能識別出所有這些復雜的視覺信息。工人能很容易地感知到每個箱子的尺寸和方位，并且似乎本能地知道他必須先搬開頂上的箱子，以及如何按一定的順序搬箱子而不使其余的部分坍塌。
這正是人類大腦逐漸進化過程中所克服的一大視覺感知挑戰(zhàn)。工人成功搬動箱子這一現(xiàn)象并沒什么了不起，但在這里提到的工人是一個機器人。更確切地說，它是一個蛇形的機械臂，頭部是一個有磁力的挾持器。機器人的理解力比人要慢，它會先注視這些貨箱，略微調(diào)整視線，再思考一會兒，最終猛地向前抓起頂部的一個貨箱。這個任務雖然看似簡單，但機器人這種遲鈍的表現(xiàn)幾乎全部來自于任務背后所需要的驚人的復雜計算。縱觀信息技術的歷史，我們至少可以知道一件事，那就是這個機器人很快將會得到一次速度升級。
事實上，設計和制造這款機器人的是硅谷的一家創(chuàng)業(yè)公司工業(yè)知覺公司（Industrial Perception, Inc.）的工程師，他們相信機器人最終每一秒就能搬動一個貨箱。與此相比，一個工人搬一個貨箱最快需要六秒。不用說，機器人可以連續(xù)工作，它永遠不會疲憊或像人一樣背部受傷，當然也永遠不會提出任何賠償要求。
工業(yè)知覺公司的機器人令人驚嘆，因為它能將視覺感知、空間計算和靈活性很好地結合在一起。換言之，它正在占領機器自動化的最后領地，與人類爭奪所剩不多的相對常規(guī)的體力工作。
當然，機器人出現(xiàn)在工廠里并不新鮮。在幾乎每一個制造業(yè)部門，從汽車到半導體，它們都變得不可或缺。電動車企業(yè)特斯拉公司（Tesla）在加州弗里蒙特有個新計劃，要使用160個具有高度靈活度的工業(yè)機器人每周組裝約400輛汽車。每當一個新的汽車底盤到了流水線的下一個位置，便會有多個機器人撲上來，協(xié)同操作。機器人能夠使用機械手臂自主切換工具，完成各種任務。比如，同一個機器人能安裝座位、更換設備、涂粘合劑并將擋風玻璃安裝到位。據(jù)國際機器人協(xié)會（International Federation of Robotics）稱，工業(yè)機器人在全球的出貨量在2000年到2012年間增長了60％以上，2012年的總銷售額約為28億美元。迄今為止，全球增長最快的市場是中國，機器人裝置在2005年到2012年間以每年大約25％的速度增長。
雖然工業(yè)機器人可以說是速度、精度和力量的完美結合，但在很大程度上，它們只是經(jīng)過精心設計的“盲目”的勞動力。它們主要依靠精確的定時和定位。在少數(shù)情況下，機器人具有機器視覺能力，但它們通常只能看到兩個維度，而且還要在控制好照明條件的情況下。例如，它們可以從平坦的表面選擇零件，但如果其所處位置的視角無法感知深度的話，可能就會對周圍環(huán)境要求很高，而環(huán)境基本都是不可預知的。這一問題造成的結果是，許多工廠的日常工作都留給了人來完成。這類工作經(jīng)常涉及到銜接機器之間的作業(yè)，或者是處于生產(chǎn)過程端點的工序。例如，從容器中選取零件，然后將它們送入下一臺機器，或裝卸運送產(chǎn)品進出工廠的卡車。
工業(yè)知覺公司的技術使得機器人具有三維視覺，這為在一些未曾設想的領域?qū)崿F(xiàn)跨界合作推動創(chuàng)新提供了一個案例研究。有個說法可能存在爭議，即機器人視力的起源可以追溯至2006年11月任天堂公司（Nintendo）推出Wii視頻游戲機的時候。任天堂的機器納入了一個全新類型的游戲控制器：無線棒，它包含了一個并不昂貴的叫做加速計的設備。加速計能夠檢測三個維度的運動，然后輸出一個數(shù)據(jù)流，由游戲機進行解讀。視頻游戲現(xiàn)在可以通過身體動作和手勢來控制，這帶來了截然不同的游戲體驗。任天堂的創(chuàng)新打破了書呆樣的孩子粘在顯示器和操縱桿上的刻板印象，開辟了自主運動游戲的全新領域。
視頻游戲行業(yè)的其他主要競爭者也予以回應。游戲站（PlayStation）的創(chuàng)造者索尼公司基本模仿任天堂的設計推出了自己的運動檢測棒。但是，微軟的目的是拿出全新的東西，超越任天堂。Xbox 360增設了體感器后根本不需要控制棒了。為了做到這一點，微軟建立了一個網(wǎng)絡攝像頭狀的裝置，它具有機器三維視覺功能，這種功能部分倚仗于以色列一家叫PrimeSense的小公司創(chuàng)建的成像技術。實際上，體感游戲利用以光速運行的聲納看到三維空間：它向一個房間里的人和物發(fā)射紅外光束，然后通過測量所需要的反射光到達紅外傳感器的時間計算出距離。玩家現(xiàn)在可以對著體感游戲機的攝像頭，通過簡單的手勢和移動來玩Xbox游戲。
體感游戲機真正革命性的一點就是它的價格。先進的機器視覺技術，以前可能花費幾萬甚至幾十萬美元，而且需要笨重的設備，現(xiàn)在則簡潔輕巧，售價僅為150美元。機器人研究人員立刻意識到了運用體感游戲技術來挖掘機器人領域的潛力。該產(chǎn)品推出的幾周之內(nèi)，無論是高校的工程團隊，還是個人創(chuàng)新人員都掌握了體感游戲技術，并且在YouTube視頻上展示能夠看到三維空間的機器人。工業(yè)知覺公司也決定將其視覺系統(tǒng)建立在體感游戲的基礎上，制造出一臺人們買得起的機器，這種機器能在充滿不確定性的真實的世界感知環(huán)境并與環(huán)境互動，達到接近人的水平。
多功能的機器人工人
工業(yè)知覺公司的機器人是高度專業(yè)化的機器，它們專注于以最高的效率搬運貨箱。總部位于波士頓的Rethink機器人技術公司（Rethink Robotics）則另辟道路，打造出一款輕量級人形巴克斯特機器人（Baxter），該機器人可以很容易地通過訓練來執(zhí)行各種重復性任務。Rethink公司由羅德尼·布魯克斯（Rodney Brooks）創(chuàng)建，他是美國麻省理工學院的教授，世界最重要的機器人研究人員之一，同時還是制造出在伊拉克和阿富汗用于拆除炸彈的軍事機器人和魯姆巴（Roomba）自動真空吸塵器的iRobot公司的創(chuàng)始人之一。一臺巴克斯特機器人的成本比一個一般美國制造業(yè)工人的年工資要少得多，其實質(zhì)上是一個按比例縮小的工業(yè)機器人，在與人近距離接觸時仍能安全運行。
與需要復雜且昂貴的編程的工業(yè)機器人相反，人們可以簡單地通過所需動作移動其手臂對巴克斯特機器人進行訓練。如果一臺設備要用到多個機器人，可以先訓練一臺機器人，然后只需將所學信息通過USB設備傳給其他機器人即可。機器人可以適應各種任務，其中包括輕型裝配工作，在傳送帶之間傳送零部件，對產(chǎn)品進行零售包裝，或看護加工金屬的機器等。巴克斯特機器人尤其擅長將包裝成品裝入裝運箱。位于賓夕法尼亞州哈特菲爾德的一家組合玩具制造商 K´NEX發(fā)現(xiàn)，巴克斯特機器人所做的緊密包裝使該公司使用的箱子數(shù)量減少了20%-40%。Rethink公司的機器人有二維機器視覺能力，其依靠搭載在雙腕上的攝像頭，可以拿起零件，甚至完成基本的質(zhì)量檢查。
