Machine to Transcendent Mind

前些日子把讀過的機器人書整理上來後，網友 HuaHua 留言推薦了《機器人：由機器邁向超越人類心智之路》。後來我特地跑一趟政大書城，翻閱後才想起幾個月前也在這翻過。如今再次翻閱，還是沒抱回去好好端詳，最大原因是此書主要內容，我在其他諸如書、網路、或論文等，幾乎都涉獵過。

昨天到國家圖書館，無意間發現該書竟躺在那，頻頻向我招手……嗯，這次當然不能再錯過 ^__^

與其說這是本講機器（人）的書，不如說它是探討人造智能（AI）或電腦及機器智慧（Machine Intelligence）發展潛能的書。

Autonomous Mobile Robots

這本書最合我胃口的是第二章〈小心！前有機器車〉，探討作者對機器自走車的實務經驗。裡面提到作者 Hans Moravec 在 Mobile Robot Laboratory 接受 Denning Mobile Robotics 委託，研究如何以二十四個聲納組成的障礙偵測裝置，量測、取得的距離資料，完成自主機器車導航的任務。

聲納是藉由發射一束以三十度角展開的超音波反射回來的聲波來推測距離的，其得到的距離很精確，回音由哪反射回來卻是未知的（因為有三十度的範圍）。所以採用追蹤影像突出特徵的作法無法適用。

作者和學生 Alberto Elfes 合作設計了個新方法解決這個問題。該方法不嘗試找出物體的位置，改而累積計算每個位置所擁有的物性（objectness）：

• 這個架構下，機器人對周遭「物體」的確切身份、甚至存在與否都存疑，但對周遭「位置」的存在卻不容置疑。
• 因此每個位置被視為一個個永遠存在的水桶，時時刻刻接受並存積著像是小雨般不斷落下、顯示物體佔據該位置的證據。

其具體的作法如下：

• 將機器人四周的區域以格線劃分，每一小格都紀錄一個數字，代表目前為止，累積對該位置擁有物體（或是該位置空白）的證據。
• 每當聲納發射一束新的探測聲波，其掃過區域所涵蓋格子的數據，便不斷修正。
• 格子若位於回聲源，將獲得更多證據，證明有物體存在該範圍內。
• 格子若位於回聲源與機器人間，將失去這樣的證據（因為若有任何物體存在其間，回聲會從更近的距離傳回）。
• 由探測聲源往外，聲波強度及其探測準確度，隨距離遞減。所以證據的修正幅度，也要取決於探測聲波在空間中掃過體積（或面積）的大小。

對自主移動機器人有興趣的，想知道機器人如何知道自己身在何方（Localization），如何藉由路徑規劃（Planning），由某個地方到達目的地（Navigation），強烈建議好好翻翻我之前在 Robot Book 閱讀清單也推薦過的 Introduction to Autonomous Mobile Robots 一書。

Power and Capacity

第三章 Power and Presence 主要探討計算能力與機器心智間的關係。曾經關注過電腦發展的人，對這章的推論應該不會太過驚訝：作者一開始先提提怎麼樣能力（如運算速度及記憶容量等）的電腦能達成怎麼樣的任務，然後粗估了人腦運算速度及記憶容量，既然電腦運算能力每年都要倍增，所以估出 2020 年時，個人電腦的能耐會達到人腦級。無論對這議題感到興趣或心存懷疑的，都非常建議也翻翻《心靈機器時代》，當中提到的時間與渾沌的定律（The Law of Time and Chaos），很值得一讀。

作者還在這章提到一個非常有意思的主題－－電腦史上不同時間點 PC 的記憶容量（megabytes）與運算速度（MIPS）相除，會粗略維持一個常數，約 1 秒鐘（大概等於電腦將整塊記憶體掃一次需要耗費的時間），原因是電腦跟外界溝通的主要對象是人類，所以要受人類的速度感所束縛，原文對這部份描述得很生動：

The megabyte/MIPS ratio seems to hold for nervous systems too! The contingency is the other way around: computers are configured to interact at human time scales, and robots interacting with humans seem also to be best at that ratio.

On the other hand, faster machines, for instance audio and video processors and controllers of high-performance aircraft, have many MIPS for each megabyte.

Very slow machines, for instance time-lapse security cameras and automatic data libraries, store many megabytes for each of their MIPS.

Flying insects seem to be a few times faster than humans, so may have more MIPS than megabytes.

As in animals, cells in plants signal one other electrochemically and enzymatically. Some plant cells seem specialized for communication, though apparently not as extremely as animal neurons. One day we may find that plants remember much, but process it slowly.

Universal Robots

電腦是 Universal Turing Machine, UTM 的一個良好近似，和 UTM 對應的是 Universal Robots, UR 。不同的是 UTM 專職在虛擬的數位空間發揮運算能力， UR 則落實到現實世界裡的感官及行動上。

萬用機器人是第四章的主題，看看作者對這個議題的看法還滿有趣的。而第四章之後的章節雖很讓人眼界大開，但扯得有點遠了，現在還是將它當作科幻小說的情節，看看就好 :p

Suggested Readings

• Robot: mere machine to transcendent mind -- 原文書作者首頁
• When will computer hardware match the human brain? -- 該書作者 1997 年寫的相關論文
• 《機器人》-- 該書簡中全文

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