技術發展日新月異,越來越多新概念、新名詞、新說法被提出,就在最近,“具身智能”的概念在圈內十分火熱,更有人將自動駕駛比作為具身智能的具體應用。同樣是作為人工智能領域的關鍵技術,自動駕駛和具身智能有何關聯?自動駕駛是否可以被歸類為具身智能?在此疑問下,智駕最前沿對具身智能進行了簡單了解,接下來就聊聊自己淺薄的想法,歡迎大家留言討論。
自動駕駛作為人工智能技術的核心應用之一,近年來在技術、產業和社會領域都備受關注。與此同時,具身智能(Embodied Intelligence)作為認知科學和人工智能中的重要理念,提出了智能不僅依賴于計算能力,還需要身體與環境的交互,這一理論為我們理解智能提供了新的視角。
具身智能的內涵
具身智能(Embodied Intelligence)是認知科學和人工智能領域的一種理論,它強調智能并非僅存在于大腦或中央處理單元,而是通過身體的物理形態和與環境的動態交互共同實現的。這一概念反對傳統人工智能過度依賴符號推理和純計算模型的假設,認為智能是由身體和環境共同塑造的。其實具身智能并不是一個新的概念,早在1950年代,由艾倫·圖靈在論文《Computing Machinery and Intelligence》中就首次提到了這一概念。
1.1 具身智能的基本內涵
具身智能的核心思想是:身體(embodiment)不僅是智能的執行工具,也是智能本身的一部分。智能體(無論是生物還是機器)通過身體的感知和行動與外界環境進行交互,動態地適應和影響環境。智能并不是獨立于環境的內部過程,而是存在于智能體與外部世界的交互中。例如,人類在學習一項技能(如騎自行車)時,身體的協調性、肌肉記憶與對重力的感知共同構成了這一技能。技能并非完全通過大腦的計算完成,而是依賴身體在實踐中形成的一種整體智能。
1.2 具身智能的主要理念
1. 智能依賴身體形態
具身智能強調,智能的表達方式與智能體的身體結構密切相關。不同的身體形態會帶來不同的智能表現。例如,人類的雙手靈活,使我們擅長精細操作;而海豚的流線型身體和聲吶系統則讓它們能夠在水中高效導航。身體并不是智能的附屬工具,而是智能的基礎。在機器人學中,這種理念被稱為“形態計算”(morphological computation)。形態計算指的是,智能體的身體結構本身可以承擔部分計算任務,從而簡化智能決策過程。例如,四足機器人在復雜地形中移動時,不需要完全依賴中央處理單元計算腳步的每一個動作,其關節的彈性和身體形態已自然適應了地形。
2. 具身智能源于動態交互
具身智能認為,智能體的行為產生于其與環境的實時交互,而非完全由內部程序驅動。這種交互是雙向的:智能體通過感知獲取環境信息,并通過行動改變環境。例如,獵豹在追逐獵物時,需要通過視覺感知獵物的位置和速度,同時調整自己的身體姿態和奔跑軌跡。這種動態調整不僅體現了身體的靈活性,也反映了感知與行動之間的協同作用。
與傳統人工智能的“輸入-處理-輸出”模式不同,具身智能強調感知和行動之間的閉環關系。在這個閉環中,感知和行動是互相影響的,行動可以為感知創造新的條件,而感知則引導進一步的行動。
3. 環境塑造具身智能
環境在具身智能中扮演著至關重要的角色。智能體的行為和能力必須與其所處的環境相匹配。例如,青蛙在濕地環境中能夠通過視覺迅速捕捉到移動的昆蟲,但如果換成沙漠環境,這種視覺能力可能會失去優勢。由此可見,具身智能并不是一個固定的特質,而是與環境密切關聯的動態特性。在人工系統中,這種理念體現在“嵌入式智能”(embedded intelligence)的設計上。嵌入式智能指的是,智能體的行為應與環境的物理特性協調一致。例如,清潔機器人設計時,需要考慮房間的布局、家具的擺放以及地面的材質。這種設計讓機器人能夠高效地完成清掃任務,而不是依賴復雜的算法計算每一步動作。
1.3 具身智能與傳統智能的對比
具身智能的提出是對傳統人工智能(特別是符號主義人工智能)的重要補充和擴展。傳統人工智能強調通過邏輯推理和知識表示模擬人類思維,而具身智能認為這種模擬忽視了身體和環境的作用,因而無法全面解釋智能的本質。
特點 | 傳統人工智能 | 具身智能 |
關注點 | 符號處理、算法推理 | 感知、行動與環境的動態交互 |
實現方式 | 軟件驅動、獨立于物理環境 | 依賴身體形態和環境的物理特性 |
智能來源 | 中央處理器的計算能力 | 身體、感知和環境的協同作用 |
典型應用 | 語音助手、棋類算法 | 自主機器人、仿生系統 |
一個典型的對比案例是國際象棋算法和仿生機器人。國際象棋算法(如AlphaZero)依賴于復雜的搜索和推理計算,但無法感知和適應現實世界。而仿生機器人(如波士頓動力的Spot)通過其身體形態與環境交互,在復雜地形中展示了動態調整能力。
1.4 感知與行動協同:具身智能的關鍵特征
感知與行動的協同關系是具身智能的關鍵特征,也是其與傳統智能系統的本質區別。在具身智能中,感知和行動并不是獨立的模塊,而是相互依存、相互強化的閉環關系。
? 在復雜環境中行走的四足動物,其步態調整需要實時感知地面的坡度、摩擦力和障礙物位置。這種調整不是預先計算好的,而是通過感知和行動的閉環互動動態完成的。
? 在工業機器人中,焊接任務需要根據實時傳感數據(如焊接點的位置和熱量分布)調整焊接臂的動作路徑。這種感知-行動閉環讓機器人能夠適應生產線的細微變化,提高工作效率和質量。
具身智能強調智能是身體、感知與環境協同作用的結果,而不是孤立于身體和環境的抽象計算。它從根本上改變了我們對智能的理解,為生物行為的研究和人工智能系統的設計提供了全新的理論框架。在未來,具身智能的理念將繼續推動機器人、認知科學和人工智能的發展,為實現更加高效和智能的自主系統提供重要支持。
自動駕駛的本質:智能化交通工具
2.1自動駕駛的核心原理
自動駕駛是指車輛通過感知環境、分析數據、規劃路徑和控制車輛行為,實現自主駕駛的技術體系,其本職依舊是一個智能化交通工具。
(1)感知系統:通過攝像頭、激光雷達、超聲波雷達等傳感器獲取環境信息,例如道路、車輛、行人和交通標志等。(2)決策系統:基于感知數據,利用人工智能算法規劃車輛的行駛路徑,并確定行動策略。(3)控制系統:執行決策系統的命令,通過剎車、轉向、加速等控制車輛的實際行為。
2.2自動駕駛的動態特性
在行駛過程中,自動駕駛系統需要實時感知周圍環境的變化,并根據實際情況調整行為。這種特性使其具備動態交互能力,例如在道路堵塞時規劃繞行路徑,或在緊急情況下采取避讓措施。
2.3自動駕駛的物理“身體”
自動駕駛車輛的“身體”包括傳感器、計算平臺、執行機構等,它們通過協同工作完成環境感知、數據處理和行動實施。這種“身體”的存在,使自動駕駛車輛不僅是一個算法系統,更是一個嵌入環境的智能體。
自動駕駛與具身智能比較?
1. 身體與感知的結合
具身智能主張智能體通過身體的感知器官與環境交互實現智能行為。? 自動駕駛的表現:自動駕駛車輛通過攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器獲取環境信息,這些傳感器相當于其“眼睛”和“耳朵”。? 評估:自動駕駛車輛的智能行為高度依賴傳感器提供的實時數據,其感知與決策的結合方式符合具身智能的這一特征。
2. 動態交互性
具身智能強調智能體通過實時的環境反饋調整行為。? 自動駕駛的表現:自動駕駛系統實時分析環境數據,并根據變化調整車輛的速度、方向等。例如,在突然出現障礙物時,車輛會采取緊急制動或規避動作。? 評估:這種動態交互能力是具身智能的典型體現,自動駕駛系統在這一點上完全符合。
3. 環境嵌入性
具身智能要求智能體的行為嵌入環境,與外界發生協同作用。? 自動駕駛的表現:自動駕駛車輛的行為完全依賴其所在的交通環境,例如紅綠燈信號、路況變化等。它不僅需要適應環境,還需與其他道路使用者(如行人、其他車輛)交互。? 評估:自動駕駛具備明顯的環境嵌入性,符合具身智能的這一要求。
4. 動作與認知的協同
具身智能強調身體的動作是智能的表現形式之一。? 自動駕駛的表現:車輛通過剎車、轉向、加速等動作執行決策算法的輸出,實現駕駛行為。這些動作是智能行為的外在表現形式。? 評估:自動駕駛在動作與認知的協同上具有較強的體現,但其“動作”本質上依賴機械執行器,與生物的自然動作存在差異。
自動駕駛與具身智能的差異
4.1身體的自然性與限制
具身智能通常以生物體為原型,而自動駕駛車輛的身體(傳感器和機械結構)是人造的,形式上與生物的身體有本質區別,如車輛的激光雷達與人類的視覺感知方式存在很大不同。
4.2主觀智能的缺失
具身智能強調智能體在環境中形成的自主性與適應性,而自動駕駛目前更多依賴于人工設計的算法和規則,其自主學習和適應能力仍有限,雖然端到端的概念出現,讓自動駕駛的獲得了自主性,但依舊沒有一家車企將這一技術商業化應用。
4.3環境交互的深度
生物具身智能體通過長期與環境的交互進化出復雜的行為模式,而自動駕駛車輛的行為仍以規則和數據驅動為主,尚未達到生物智能的復雜程度。
自動駕駛是否屬于具身智能?
綜合上述分析,自動駕駛在很多方面體現了具身智能的核心理念:它通過傳感器感知環境,依賴實時反饋調整行為,并在交通場景中與外部環境動態交互,可以說自動駕駛屬于一種工程化的具身智能。但與具身智能理論中的生物智能相比,自動駕駛的智能仍在自主性、適應性和交互深度上存在一定的局限性,因此,自動駕駛更像是一種受具身智能啟發的人工智能應用,而非完全意義上的具身智能體。未來,隨著技術的發展和算法的進化,自動駕駛系統可能會進一步接近具身智能的理念,從而實現更自然、更自主的智能行為,為人類出行帶來更大變革。
審核編輯 黃宇
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