自动化浪潮的奔涌之路

在我们的生活中,自动化早已如影随形——大到航天飞船、轨道交通信号的控制、汽车的无人驾驶,小到电灯的自动化开关、冰箱的温度控制系统、洗衣机的定时甩干功能等,这些我们早已习以为常的事情,实际上都是自动化技术的功劳。

所谓自动化,就是指人们利用各种机器、设备和软件,对生产各环节进行自动控制,完成人类所需要完成的工作。自动化一经推出,就逐步帮助人类从恶劣和危险的环境中解脱出来,很大程度上提高了劳动生产率,增强了人类认识世界和改变世界的能力。

“自动化”一词最早由美国福特公司工程师哈德在1946年提出。当时,工业生产的自动调节装置改进很快,尤其是随着计算技术渗入生产设备,机械化一步步迈向更高的阶段。哈德用自动化来描述发动机汽缸的自动传送和加工过程,自动化的概念也顺理成章地冒了出来。

自动化的技术创新涉及方方面面,最集中的体现就是机器人。

机器人技术作为自动化很重要的一个分支,是指利用机器人的器械手臂、传感器、控制器等组件,实现人机交互、自主运动、感知环境等功能,完成各种复杂任务。

早在1920年,捷克作家恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,就提出了机器人的构想。虽然当时机器人只是作家的一种想象,但在一定程度上对未来的科技发展产生了“路标”的功效。

1948年,美国数学家维纳出版了《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书,创立了控制论。他的控制论思想,揭示了机器通信、控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律,从而为机器人研发提供了全新的思路。

直到1959年,由美国发明家乔治·德沃尔制造的世界上第一台可编程机器人“Unimate”问世。“尤尼梅特”装有机械手,能按照不同的程序从事不同的工作,被认为是工业机器人时代开始的标志。1年后,德沃尔又与美国另一位发明家联手成立了世界上第一家机器人制造公司,开始为用户提供工业机器人产品,由此拉开了机器人产业化的序幕,一股机器人研发的热潮也随之兴起。

“能够创建周围环境的抽象模型,如果遇到问题,能够从抽象模型中寻找解决方法。”1959年,乔治·德沃尔与美国发明家英格伯格根据计算机专家明斯基发表的对于智能机器的观点,共同联手打造出世界上第一台工业机器人样机,并命名为Unimate,意为“万能自动”。该样机采用了分离式固体数控元件,装有存储信息的磁鼓,能记忆完成180个工作步骤。随后,世界上第一家机器人制造工厂拔地而起,大大提高了生产效率,乔治·德沃尔也因此被誉为“工业机器人之父”。

在那之后,各国的研发团队也不甘落后,紧锣密鼓地部署新型机器人的研究制造。这其中具有代表性的有由美国斯坦福大学研制的,具有视觉传感器的世界第一台智能机器人Shakey、由日本早稻田大学教授加藤一郎领导研制的第一台以双脚走路的全尺寸仿人机器人WABOT-1、日本索尼公司推出的犬型娱乐机器人爱宝、美国iRobot公司研发的吸尘器机器人Roomba……纵观机器人自动化发展之路我们可以看到,伴随着自动化技术的研究、应用与推广,人类社会的生活生产方式正在潜移默化中发生着惊人的改变。

事实上,机器人技术的兴盛,只是自动化浪潮中的一个缩影。

到了20世纪70年代,大规模、复杂工程与非工程系统的课题成为了自动化的主要攻克对象,与此同时更是促进了自动化的理论、方法和手段的革新。最终催生出综合利用计算机、通信、系统工程和人工智能等技术的高级自动化成果。

在制造业高度繁荣的今天,自动化关乎国计民生的各个行业。与美国、德国等世界上发达国家相比,我国自动化行业相对起步较晚,但发展势头强劲。改革开放以来,我国快速建立起相对完整的制造业产业链,并经过多年工业自动化的快速发展,制造业产值已跃居全球第一。据统计,自2010年起,中国连续14年成为世界上最大的制造业国家;“十三五”期间,中国工业增加值由23.5万亿元增加到31.3万亿元,高技术制造业增加值平均增速达10.4%,中国成为世界上唯一一个拥有较完备工业体系的国家。

俄罗斯科幻小说家阿西莫夫曾预言“机器人将会代替人工成为生产力的主要力量”。目前,自动化的应用正从工程领域向非工程领域跨越,如医疗自动化、经济管理自动化等。未来,自动化将在更大程度上模仿人的能动性,而与此紧密相连的工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化或将成为未来的自动化“四大花旦”。

来源:《解放军报》