根据国际机器人联合会（International Federation of Robotics，IFR）的调查，自1961 年以来，全球机器人的销售总量已达230 万台，2011 年销量高达到16万台。2013～2015 年间，大约有9.5 万台专业用途服务机器人被安装使用，这些机器人总计价值大约171 亿美元，这个数字还不包括大约2200 万台自动吸尘器和割草机等家政服务机器人，它们已成为消费者越来越熟悉的产品。随着Google 公司收购了多家机器人企业、亚马逊公司收购了物流机器人制造商KivaSystems， 以及ABB、发那科（FAUNC）、库卡（KUKA）、安川电机（Yaskawa）、川崎（Kawasaki）等一大批著名的机器人企业大力地研发和使用机器人技术，目前全世界许多家著名企业也纷纷地加入到机器人领域。目前，我国已成为了全球最大的机器人市场。2009 年以后，我国的机器人市场覆盖增长率已经达到了60%，是全球水平两倍左右！而2013 年中国提前一年成为全球最大的机器人市场，机器人销售规模高达3.65万台，同比增长41%，占全球销量的20.5%。2014年，我国工业机器人销售量达5.7 万台，同比增长55%，约占全球销量的四分之一。截至2014 年年底，我国已经有五六百家企业研发生产机器人，有70 余家上市公司并购或者投资了机器人和智能自动化项目，而规模在1 亿元以下且与机器人相关的企业数量甚至超过了四千家。但是，我国的机器人使用量还是比较少，仅为30 万台左右，全球的机器人平均使用量为60 万台，发达国家基本在300 万台以上。因此，我国的机器人市场在未来5～10 年将高速增长。未来在非制造业、医疗方面、生活方面、其他方面等的机器人将有巨大而广泛的应用！未来10 年将是我国机器人发展的黄金期。与此同时，我国机器人产业路线图以及机器人产业“十三五”规划相关工作也在稳步推进。这对我国机器人企业突破技术瓶颈、提高产业化能力将起到极大的促进作用。随着全球机器人产业的蓬勃发展，一场“机器人大脑”大赛也同时在全球范围内展开。

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自20 世纪80 年代以来，美国和日本及欧盟等发达国家和地区就已经充分地认识到了机器人和AI 相结合的战略意义，一直在致力于研制机器人大脑，并纷纷地从国家层面加大投入进行各种“脑计划”项目研究。他们希望通过研究机器人大脑来获得帮助或取代人脑进行思维、学习、判断、推理、情感、记忆、语言、视觉、触觉、听觉、味觉、嗅觉、运动、协作、步行、作业等的方法和技术及原型，并且最终采用机器人大脑去指挥和协调及控制各类智能机器人帮助或代替人类去完成机械制造、化工生产、农机操作、太空探测、深海作业、科学研究、军事战斗、医疗手术、家务劳动、教育娱乐等工作。

早在1981 年10 月，日本通产省就宣布了研制“第5 代计算机”计划，研究目标是要建立一台能适应知识和信息处理，基于知识库合并推理机的智能计算机（“人造大脑”）。1987 年，日本又提出了一项“人类新领域研究计划”，这项为期10 年的计划投入的经费超过1 万亿日元，目的是要从物质和能量的转换机能和信息转换机能两个方面揭示人脑的机制。1997 年，日本再次提出了预期20年和总预算高达2 万亿日元的续接计划——“关于生命科学的研究开发基本计划”，该计划的核心是要“了解脑”、“保护脑”、“创造脑”。将人脑的优秀工作机理用于智能计算机的开发是该计划的主要目的之一，这也是其脑研究的最直接原动力。2014 年10 月，日本宣布开始为期10 年的Brain/MINDS 计划，这项计划打算通过对狨猴大脑的研究来帮助了解人类的神经与精神疾病。目前，日本已经在人脑研究方面取得了许多的重要成果，实施的“第5 代计算机计划”已取得的成绩有：研究成功了将推理功能软件化的世界第一台递进推理型计算机、世界第一个利用逻辑语言的操作系统、并行推理用逻辑语言、可处理复杂大规模知识的管理系统和用于并行处理机的适用软件等。

2014 年7 月，欧盟把它的“人类大脑工程”（Human Brain Project，简称“欧盟脑计划”或“人脑项目”）确定为未来新兴技术的两个旗舰项目之一，希望通过理解人脑的工作方式推动人脑计算机模拟等领域的发展。“人脑项目”结合了80 家欧洲和国际研究机构，计划总投资达10 亿～20 亿欧元，将历时10 年。它旨在归纳人类脑部现已掌握的知识，通过超级计算机逐步构建模型来模拟人脑。该计划在2018 年前开发出世界上第一个具有意识和智能的人造大脑。“人脑项目”也将提供帮助人类理解大脑及其运作方式的新工具，以便将来应用于医药和IT 领域。“人脑项目”的核心是信息和计算机技术，将开发能够实现神经信息学、脑部模拟和超级计算的信息和计算机技术平台，以集合世界各地的神经科学数据，并整合在统一的模型中模拟人脑，比对生物学数据并与全世界科学界共同分享资源。据报道，领导这项计划的瑞士洛桑联邦工学院马克西姆说：“目标是模拟完整的人脑。”马克西姆领导的联合体设想把全世界神经学家提供的大量数据整合成为单一的模拟装置。由此得到的虚拟“大脑”将被置于一台新型超级计算机内，该计算机能生成三维动态影像，并显示于大屏幕上。科学家们能观察神经元个体的精细结构，或进行缩小操作以观察信息在不同大脑区域间流动的情形。

2013 年4 月2 日，美国政府正式公布了“脑科学研究计划”（简称“美国脑计划”），以探索大脑工作机制和绘制大脑活动全图，并针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。“美国脑计划”有三大特点，即通过公私合作的方式完成，潜在影响力深远，同时面临艰巨挑战。“美国脑计划”将采取“集中力量办大事”的思路，吸纳公立和私营的科研机构共同参与。多家联邦公立机构将为此拨款，如美国国家卫生研究院在2014 财年为“美国脑计划”投入约4000 万美元，该机构的15 个研究所和研究中心将参与其中。美国国家科学基金会还将提供2000 万美元，用于开发分子尺度的探测装置，力争能感知并记录神经网活动，并通过大数据技术增进对大脑思维、情感、记忆等活动的理解。美国国防部自2010 年起就一直以资金支持、技术竞赛等方式扶持AI 在军事、情报、医疗等领域的应用。IBM 也早就投入了10 亿美元研发“沃森”及其自然语言理解系统，希望它最终能够媲美世界上最复杂的计算机——人脑。2011 年，Google 启动了“（微博）大脑”工程，它采用1.6 万片CPU 核处理器构建了一个庞大的系统，用于模拟人类的大脑神经网络，并使其通过深度学习等神经网络技术和观看视频等方式，不断学习识别各类事物。上述项目都将融入“美国脑计划”之中，2014 年已经开始了基金发放。“美国脑计划”将促进和推动脑科学各个领域的跨学科交流。虽然“美国脑计划”雄心勃勃，但执行起来却可能困难重重。科学家承认一个多世纪以来对大脑的探索才刚触及这个巨大科学挑战的表层。这类研究的惯例是从动物模型出发，动物研究目前最高水平是可以同时从约1000 个神经元中取样，但大脑有近1000 亿个神经元。此外，道德伦理方面的担忧也是不言而喻的。

“中国脑计划”也已经正式亮相。百度公司CEO 李彦宏在2015 年3 月9日下午举行的全国政协会议上，作了题为《设立“中国脑计划”，推动AI 跨越发展》的主题发言，详细地阐述了百度公司所提出的“中国脑计划”路线图：①瞄准前沿技术，布局重点领域。例如，智能人机交互领域的语义理解、语音识别、图像识别等技术，自动驾驶领域的复杂环境感知、智能决策控制等技术；广泛应用于经济发展、国家安全、市场预测、公共健康等领域的大数据分析预测技术；智能医疗诊断、智能无人飞机、军事和民用机器人等相关技术。②创新科研机制，提升研发效率。将国家传统的“相马模式”科研机制转变为“赛马模式”的市场机制，吸引相关各方的广泛参与。同时，尽快搭建全球最大规模的AI 基础资源和公共服务平台，支撑各计划参与方的数据调用、模型调试和应用开发，高效对接全社会的智力、数据、技术和计算资源，依托统一平台实现资源共享，促进研发创新。③加强协同创新，促进产业发展。在技术成果的转化与共享方面，充分引入市场机制，发挥AI 技术溢出效应，促进研究成果向相关产业高效转化，带动传统工业、服务业、军事等领域的融合创新，激发产业活力，助力我国经济转型升级，为国家创新驱动发展战略提供有力支撑。为此，百度公司将投资3.5亿美元大力推进其目前所开发的“百度大脑”项目。

2016 年3 月，我国政府在制定的第十三个五年规划纲要中，将“脑科学与类脑研究”项目列为重大工程及项目，并把该项目排在计划实施的100 个重大工程及项目中的第四位。我国相关部门也正在研究面向2030 年的“中国脑计划”，制定“中国脑计划”研究方案。因此，国内许多重点大学对“类脑”（机器人大脑）的研究热度正在迅猛增长。据中国青年报2015 年5 月13 日报到，清华大学成立了由信息、生物、材料、物理、微电子等7 个院系多个学科共同参与的“类脑计算研究中心”，旨在推动跨学科研究发展，使人类拥有近乎无限的计算能力，从而促进人类的终极进化。“类脑计算研究中心”学术委员会主任张钹院士认为，类脑计算比曼哈顿计划更有挑战性。研究中心主任施路平教授对“类脑计算系统”的概括是：借鉴人脑信息处理方式，可以实时处理非结构化信息、具有学习能力的超低功耗新型计算系统。此前不久，中国科学院自动化研究所也正式成立了“类脑智能研究中心”并整体性地启动类脑智能研究，其目标是融合智能科学、脑与认知科学的多学科优势，研究创新性的认知脑模型，实现类脑信息处理、类脑智能机器人等相关领域理论、方法与应用的突破。

此外，2015 年3 月14 日，在复旦大学举办的东方科技论坛上披露，“中国脑计划”也已经获得了国务院的批示，并被列为“事关我国未来发展的重大科技项目”之一，该计划拟从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向全面启动，将形成“一体”（脑认知原理基础研究）和“两翼”（脑重大疾病、类脑AI 研究）的研究格局。类脑计算和AI 研究将是“我国脑计划”的重要组成部分，并将以类脑AI研发与产业化为核心，从“湿”、“软”、“硬”、“大规模服务”这四个方向展开，具体包括：①构建脑科学大数据和脑模拟平台，解析大脑认知和信息处理机制，即通常意义上的生物实验（湿）；②发展类脑AI 核心算法，研发类脑AI 软件系统，如最近十分流行的深度学习算法就是一个特例（软）；③设计类脑芯片和类脑机器人，研发类脑AI 硬件系统，从各种智能可穿戴设备到工业和服务机器人（硬）；④开展类脑技术在包括脑疾病在内的重症疾病早期诊断、新药研发、智能导航、智能专业芯片、公共安全、智慧城市、航空航天新技术、文化传播等领域的应用研究，推动新技术产业化和大规模服务。

本文由王芳摘编自肖南峰等编写的《机器人大脑》一书第10章。内容略有删节。

ISBN：978-7-03-049440-5

《机器人大脑》主要介绍机器人大脑的基础理论和关键技术及实际应用，内容包括机器人大脑的基础知识、构成原理、网格计算、云计算、学习方法、视觉处理、人机对话、情感交互、作业控制、未来发展等。通过阅读本书，读者可以进一步开扩视野、增强知识，深入了解和掌握与机器人大脑相关的体系结构、数学模型、认知计算、学习策略、模式识别、情感建模、自律作业、人工生命、法律道德等基础知识和相关技术，从而为今后研究、开发、应用各种类型的智能机器人等打下坚实的基础。

本书内容翔实、理论与实践相结合、深入浅出、可读性强，可以作为在机械、农业、医疗、交通、教育、服务等行业从事机器人研究、开发、应用的科研工作者和工程技术人员的参考书，也可以作为自动化、电子信息和机械工程等专业高年级本科生、硕士研究生及博士研究生的教学参考用书。

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