pc是计算机的什么_从大型主机到个人计算机：机器人产业可以从pc普及革命中学到什么？

大数据摘要

来源: IEEE

张毅、林苗、钱天培

自律机器人逐渐变得无处不在了。

自动吸尘器、自动割草机、能够简单交互的玩具，以及想要呼叫的自动驾驶车，可以看作是能够实现某种自动功能的机器人。

一直期待着《星球大战》中登场的智能机器人。 但是，实际上，以人体解剖学为灵感进行硬件设计，完成各种任务，满足“共同”需求的机器人远离了我们。

Willow Garage的PR2和Rethink Robotics的Baxte等偶像机器人，我们一直在研究，其实这样的机器人已经失败了。

Willow Garage机器人

设立机器人公司很麻烦，必须考虑商业风险和技术风险。 现在整个行业的趋势从机器人的销售转向了修剪草坪、提供出租车、零售订单、用英镑摘草莓等实际服务的销售。

但是，无法满足R2-D2和C-3PO (星球大战中的机器人)粉丝们的幻想。

R2-D2机器人

在上述商业模式中强调的是，制作适合某个特定任务的、房间和冰箱大小的专用机器人，而不是神通的通用机器人。

实际上，我们在电脑( PC )行业看到了非常相似的发展趋势。 20世纪50年代，电脑像整个房间一样大，只能供少数特定的人使用。 但是，公众对电脑的未来抱有幻想。 那时，对电脑的各种虚构形象开始进入人们的视线。

约翰·莫奇利在1962年的《纽约时报》上发表了题为“用掌上电脑代替购物清单”的报道，提出了“将来的孩子一定能玩电脑”的预见性建议。

1968年，道格拉斯·恩格尔伯特在图形画面上看到超文本，使用鼠标，不到几年，这些演示就成为现实。

由此深入探索计算机革命成功的关键因素，可能有助于进一步认识机器人技术的发展现状和下一步。

计算机与机器人的共性

20世纪70年代，大型主机取代了冰箱那么大的微机，价格不到25，000美元(相当于2019年的165，000美元)。

虽然这些计算机没有使用冲孔卡，但是Fortran和BASIC可以编程，这大大降低了创建应用程序的难度。 但是，在当时需要快速高效地处理大量数据的应用程序中，微型计算机是否能够取代大型主机，倒不如说能否将微型计算机放入家中还是个未知数。

这与现在的机器人行业非常相似。 1960年代兴起的大型工厂机器人(大型主机)，感受到现在正在迅速发展的协调型机器人的竞争，这些机器人能够安全地接近人的工作，能够简单地设置和编程(如小型计算机)。 20世纪70年代，这些非常有限的设备的应用价格和高档车的系统相当，难以想象会成为消费产品。

但是，正如计算机行业的发展一样，成功的体系结构迅速克隆，价格下降。

目前，关于机器人结构、编程方法的新方法不断涌现，机器人厂商与自动推车、机械手、传感器厂商联合起来。 组合这些组件为建设与IBM PC模型类似的强大、尽可能依赖于通用模块开放体系结构的标准通用平台开辟了道路。

由于通用计算机(也称为“电脑”)出现花了数十年时间，通用机器人系统也因同样的理由暂时没有成功。 大型主机是按应用程序自定义的。 打字机越来越聪明，但不能直接与通用计算机集成。 实际上，考虑到现在的自主机器人的硬件成本及其比较少的功能，与其使协调的移动机器人智能化，还不如直接建设专用机器。

现实例子是电子商务中的商品仓库。 现在的趋势是在物理店确保一部分空间在小仓库中心，该中心利用自动检索系统和(手动)分选机将货物装入小箱子。

Alert Innovation、Ocado Technology、TakeOff Technologies、Tompkins Robotics等多家创业公司最近筹集了数亿美元的风险投资，建设了与机器人仓库中心同等的大型主机。 这个功能和机械分选器相反，后者可以通过走廊从货架上选择商品，进行补充。

这样的机器人仓库管理者非常接近我们对通用机器人的设想，但是像真正的小仓库一样，为了每小时执行数百个命令，需要很多机器人。 零售业的利润率已经很低，虽然效果很好，但是这个行业产生我们需要的技术性飞跃的可能性很低，制造了搭载C-3PO的机器人。

大型主机也受到另一方面的挑战。 对新的数字技术的执着引领着爱好者的运动，他们自己制作微机，邮寄订单，或者在RadioShack上销售。

最初，很多中小企业通常出售几十台，最多数百台设备作为木制的盒子套装。 这种倾向在出现以苹果ii、Commodore PET和Tandy TRS-80为代表的“1977 Trinity”时达到顶点。 这些完整计算机的售价介于当今的2500美元( TRS )和5000美元( Apple )之间。

这些计算机的主要应用在于它们的程序性(基于BASIC )，帮助消费者“学习生物节律的制作、支票账户的平衡、家庭环境的控制”。 同样，移动性、操纵性、娱乐性等，可以探索机器人技术的各个方面的小工具也有很多。

就像刚刚开始的个人计算行业一样，广告功能不过是实际交易的模式。 目前娱乐机器人技术里程碑是首家索尼公司的Aibo。 这是一只机器狗，被宣传拥有许多真正的狗特性，有自己的性格，就会玩玩具，和主人交流。

这个产品1999年发表，2018年上市。 在喜欢程序性的粉丝和学者中，有诚实的粉丝，但是作为宠物替代品接受的用户也许很少。

另外还有很多“自制机器人”工具包，uArm是一个比较成功的例子，其售价约为800美元，在广告中，可以取出物品、组装、打印3D、激光雕刻等，其他非常有价值。 通过非常吸引人的视频，展示了机器人可以在有限的环境下执行这些操作，已经举办了两次筹资活动，确立了机器人作为成功的教育工具。

最后，也有编程爱好者可以探索、构筑机器人的移动性，在房子周围巡逻、持物、提供网络能力的平台。 典型的例子是Misty II。 但是，和当初的Apple II一样，硬件价格和应用程序的保真度之间还存在偏差。

对于计算机来说，随着1979年哈佛最初的电子表格软件VisiCalc的发明，这个关联性丧失，很多人为了执行这个程序购买了微型计算机。 VisiCalc之后出现了文字处理应用程序WordStar，其销售价格今天的美元接近2000美元。 WordStar也有很多人购买电脑，只是为了使用它。 这两个应用程序是初始的示例，称为“杀手级应用程序”。

随着工厂自动化的成熟，与微机同等价格的机器人已经到处行驶，能够自动执行很多操作任务。 现在的机器人工业，曾经像1973年到1979年之间的计算机工业一样，1973年发表的Xerox Alto是第一台拥有图像化用户界面、鼠标和特定软件的计算机，从1979年开始微机的价格在5000美元以下

机器人的“杀手级应用”

那么，机器人技术如何像计算机一样持续发展呢？

市场需求会告诉我们“杀手级应用程序”是什么样的。 风险投资者和用户，最初改造有大目标的公司，把焦点放在小功能上。 这些公司通常提供的产品非常相似。 例如自动推车、装货、卸货、分类等解决方案。 这些公司通常为某垂直行业提供单一的应用服务。 比如从箱子里取衣服，搬仓库里的行李，用磅摘草莓。 他们试图证明他们的技术简单高效。

但是，这些公司很少能做得真的很大。 其中一个例子是Kiva系统，现在成为亚马逊的物流机器人部门。 Kiva等类似公司，以基于用户普遍需求的合理价值为中心构建。 但是，他们的解决方案过于特定化，难以产生大规模的经济效益，用户不能像早期的计算机那样购买昂贵的小型计算机来利用电子表格和文字处理应用服务。 只有在这些功能可以复合时，机器人解决方案才能变得更有趣、更有魅力。 例如，不是简单地使用机器人从箱子里拿东西、装运东西，而是用同一个硬件整合三种技能，重建机器人服务功能，建模。

历史上，简单的电子机械设备组装问题已经由机器人等大型主机解决，但创业公司很少能提供完善的解决方案。 实际上，组装电子机械零件相当于更换灯泡、更换遥控器的电池、维护手柄式浓缩器的零件。 这些任务的自动执行意味着可以使用单一机器来执行完整的工作流程，最终大大提高了整个行业的工作效率。 例如，从一个箱子里取出东西，放在机器人上，搬到别的地方，放在架子和机器上的完整过程，不管是制造业的工作环境，零售店，还是小厨房都适用。

机器人创业战略

目前，我们正在等待“更好的应用程序”、“更低的硬件成本”这两种趋势的融合。 但是，等待太久，除了移动、拾取、装卸、装卸等典型的机器人应用以外，还必须继续探索机器人功能。 我们解决了一些根本问题，使这些解决方案具有共性和鲁棒性。

针对这两个问题，研究电脑开发的重要战略可能会有帮助。 这些策略同样适用于机器人技术

从解决客户问题开始。 遗憾的是，他们的问题决不是传感器、零部件和代码的需求，而是给他们带来成本，带来负面影响。 例如，很多人在BASIC制定计税计划时都有问题，所以想购买VisiCalc。

我会尽可能的制作自己的硬件。 业务模式应该比硬件更有利润。 例如，如果您想要创建最好的应用程序类型并为其购买计算机，为什么需要创建自己的打字机呢

如果您的目标是构建平台，请确保您拥有杀手级别的应用程序，以确保平台的合理性。 例如，小型计算机公司直到“1977 Trinity”，都与电子表格和文字处理机等杀手级的应用程序合作。

利用开放体系结构建立开源生态系统。 在这个生态系统中，别人能够制造更好的组件和外围设备，同时能够将您的解决方案集成到他们的设备中。 例如，Apple II和IBM PC是完全开放的体系结构，支持多个复制克隆，扩大了用户和开发人员的基数。

这是一个非常值得追求的目标。 在许多业务流程数字化的情况下，通用机器人可以填补移动性和操纵性的空白，以有限的资源和能源提高生产效率，可以创造出以创造性为基本货币的理想世界。

在“星球大战”中，R2-D2机器人在不久的将来可能会成为现实。