webnovel

扩展阅读2-进门这件事背后的学问

无聊的科普系列,献给对知识有兴趣的书友。

  首先人在做很多事情的时候都是不需要思考的,并且由不会思考的小脑通过执行程序完成的。

  比如走路,比如举起杯子等等

  而这些事情看起来特别简单,却让工程师们研究了很长时间,当他们想要把这些简单的事情编写成程序,好让机器人学会的时候,才发现并不那么容易。

  本来这个话题涉及到了关于电脑编程的知识,但是我还是想起了一个不需要专业知识就能理解的例子。

  那就是“进门”

  关于人是如何进门的,这个例子看起来很简单,但是若想要用语音表达出来自己是怎么办到的,却是一件困难的事。

  那是因为其实我们根本不知道我们是怎么进门的,这个过程同样是人脑中的某段程序自动执行,无需思考。

  同时这个问题困扰了制造无人机的工程师们很长时间,因为实际操作的时候发现,一个门其实很小,刚好能容纳一个人,

  要控制机器人从很远的地方就开始行走,并最终不撞到这个门上是很困难的。

  最初无法解决这个问题,于是只好使用雷达,激光测距仪之类的。

  人总能在距离还比较远的情况下,就把身体调整到,运动直线和门垂直的程度。

  仅仅依靠眼睛,不需要靠雷达,不需要声音,连门的位置坐标都不需要计算,因为根本不可能知道精确坐标的。

  但是当程序员希望给一个机器人编写进门的程序的时候,才发现并非那么简单,如果不借助于雷达,

  就和人一样,光靠眼睛的判断,就能完成运动一段距离后准确的进入门里并不简单。

  稍微一点点误差就会导致,机器撞到门框,而人即便是单眼的情况下,几乎不用思考,就算把精力全投入到另一件事上

  也能轻松完成进门的动作,不撞到门框。

  最初人们编写了各种复杂的程序来模拟人进门的过程,有的办法甚至需要不断观察门来建立一套三维地图。

  结果机器人就会在门前小心翼翼,犹豫半天才能做到不撞到门上。

  显然这些复杂的程序并没有人类的方法完美。

  而这个问题在最近得到了解决,有一个超简单的程序,就可以模拟和人一样果断轻松并且不会撞到门槛上的效果。

  首先机器人只有一个摄像头,能实时看到眼前的画面。

  程序思路其实很简单,首先分辨,门口左右方向的两根线,称之为门线好了。

  识别出门线后,观察他们在画面中位移的速度。

  这时候不用数学推倒,光是凭借生活经验,若你向前行走的时候,看到其中一根门线没有动,这也就意味着你要撞到上面了。

  思路就从这里出发。

  想一想是不是这样,当你径直冲向一根柱子的时候,这个柱子始终会在你视野中心,不会左右移动。

  反之,当你运动的方向不会撞到柱子的时候,柱子在视野中会不断朝着原理中心的位置移动。

  近大远小,当我们运动中不断靠近门的时候,门在视野中变大,两根门线的距离在视野中变大。

  而且有且只有当,两根门线在视野中运动的速度一模一样的时候,我们恰好沿着运动方向可以安全进门。

  如果不是这种情况,这两根门线中若在运动,其中有一根运动的被另一根慢,那么就说明你有可能要撞到门上了。

  就要朝着,那根运动的快的门线,改变方向。

  直到,两根门线的运动速度一样,就可以安全进门。

  另外关于走路是不需要动脑筋这个问题,生物就算没有了用于思考的大脑区域,依然可以自如的走路,丝毫不受影响。

  一个典型的例子是,无头鸡麦克,它整个脑袋都没了,只剩下一个小脑。

  结果不仅走路不跌倒,行动自如,还会做出低头啄食的姿势,(它吃的是寂寞)。

  关于某些生物在做某些事情的时候,究竟是实时思考,还是在执行事先设定好的程序,有一个有趣的证明实验。

  有一种动物,恰好能够闻到食物后,准确的走到食物面前,不偏不倚。

  于是科学家们提出两种猜想。

  猜想一,这个动物根据线索,思考了自己要怎么走,走多少步找到食物。

  猜想二,这个动物就是一个发条机器人,在执行死板的程序,只不过这个程序很巧妙。

  本来这个问题无法回答,但有人想到了一个主意,给这个动物安装假肢,导致它的腿增长,同样迈出一步,行走距离翻倍。

  结果让人傻眼了,这个动物不仅和食物擦肩而过,而且多走了刚好一倍的路程后,吃起了空气,俨然是一个不会思考的发条机器。