時間:2023-02-02 04:56:09
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇robots協議,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】robots協議;爬蟲協議;搜索引擎;法律性質;行業慣例
一、案例簡況
2012年8月16日,360搜索上線并成為360網址導航的默認搜索,360搜索將百度多項業務納入搜索范圍供用戶選擇,如百度知道,百度音樂,百度地圖等納入自己的綜合搜索。這一行為遭到百度的強烈抵制,隨后百度通過技術手段,令這些搜索請求無法通過360直達結果頁面,而是跳轉至百度首頁,讓用戶重新搜索。雙方的爭議隨后進入司法程序,2012年10月16日,百度將奇虎360 訴諸北京市第一中級人民法院。
百度不允許360搜索直接訪問百度的內容,其依據的是國外成型已久的所謂搜索行業規范――robots協議。百度認為,百度知道、百科、貼吧等內容是百度所有的內網內容,百度有權決定其內容是否要被360綜合搜索抓取與展示,而360綜合搜索無視百度在robots協議中未對其進行授權的事實,對百度知道、百度百科等內容進行強行抓取,違背行業規范,涉嫌侵犯著作權、不正當競爭。奇虎360則認為,“robots.txt僅僅是指導和提示搜索引擎蜘蛛程序,善意的提示性TXT文件,既不是法規或標準,也不是合約,因而不存在違反與不違反的問題”。百度既是搜索引擎,也是內容網站,百度百科和百度知道等內容的robots協議僅針對360綜合搜索,其他引擎如谷歌搜索則可以順利抓取,這是一種歧視性的行為,是假robots協議之名阻止360進入搜索市場,是不正當競爭。并且,百度百科和百度知道等都是公開的信息,是網民一點一滴貢獻出來的,允許其它搜索引擎抓取就正說明不涉及隱私的內容,不符合robots協議的適用范圍。
本文無意探討上述雙方誰是誰非,只是借助這個案例,告訴大家什么是robots協議,通過對robots協議的法律性質作出認定,從行業慣例的角度去分析robots協議的司法約束力。
二、robots協議的法律性質
robots協議也稱爬蟲協議、爬蟲規則等,就搜索引擎抓取網站內容的范圍作了約定,當一個網站不希望其全部或部分內容被搜索引擎收錄時,可以通過建立一個robots.txt文件來告訴搜索引擎哪些頁面可以抓取,哪些頁面不能抓取,搜索引擎則通過一種爬蟲蜘蛛程序去自動依據這個文件來決定抓取或不抓取該網頁內容。robots.txt類似于游覽景區的指示牌,為搜索引擎蜘蛛程序爬行于本網站的路徑進行提示,同時標明了哪些是開放景區(允許抓取),哪些游客止步景區(不允許抓取)。通常鑒于網絡安全與隱私的考慮,每個網站都會設置自己的robots協議,來明示搜索引擎,哪些內容是愿意和允許被搜索引擎收錄的,哪些則不允許。例如高校bbs類網站,如有不希望被搜索引擎收錄的相關內容,最好設置robots.txt以指示搜索引擎的訪問路徑,從而限制其蜘蛛程序的訪問權限,這就解釋了為什么一些bbs的網站內容能被搜索引擎檢索到,而另一些則不能。
Robots協議并非強制性法規,而是搜索引擎誕生后,互聯網業界經過長期博弈,最終在搜索引擎與商業站點、公眾知情權和用戶隱私權之間達成的一種妥協。是為了互聯網的和諧發展而制定的一種行業規范,是行業內一個約定俗成的協議,其根本性的權力來源是團體成員的理性契約與集體認同。正如Robots協議創始人Martijn Koster所言,該協議并不是有權機關制定的,不具有強制執行力,任何人都沒有義務一定要去遵守這個協議。
事實上,robots協議在20世紀93、94年出現后,幾乎被所有的搜索引擎采用,包括最早的altavista、infoseek,后來的google、bing,以及中國的百度、搜狗、搜搜等公司也相繼采用這一規則并嚴格遵循。Robots協議限制搜索引擎的抓取內容,保護網站數據和敏感信息、確保用戶個人信息和隱私不被泄露,對“人肉搜索”這類侵犯用戶隱私的行為樹立了一道屏障,為互聯網的和諧發展起著重要的作用,如果某一搜索引擎被禁止訪問某一網站全部或者部分內容,該搜索引擎蜘蛛程序就要繞開robots.txt而隨意抓取該網站的內容,無視robots.txt的存在,這必然會導致信息提供者保護私有財產的權利無法得到保護和用戶的隱私無法得到保障。
此外,中國互聯網協會于2012年11月1日在北京舉行《互聯網搜索引擎服務自律公約》(以下簡稱“公約”)簽約儀式,百度、360等12家搜索引擎服務企業現場簽署了該公約。該公約第7條規定,搜索引擎企業要“遵循國際通行的行業慣例與商業規則,遵守機器人協議(robots協議)”,對于違反公約內容的,相關網站應及時刪除、斷開連接。從上訴公約內容來看,可以看出網絡搜索行業自身已認可robots協議具有國際通行的行業慣例與商業規則的地位。
那么,行業慣例在像我國這樣的成文法國家是否可被用來作為司法裁判的依據?慣例成為具有法律拘束力的習慣法應該具備些什么條件?robots協議又是否符合慣例構成要件,得到更強有力的法律保障?以下將逐一分析。
在傳統電腦時代,聚合型應用的典型代表實際上是搜索引擎服務。雖然版權界一直將搜索引擎視為所謂的網絡信息定位工具,這并不妨礙搜索引擎及衍生服務在用戶心目中實際上已經成為一種強大的內容聚合工具。傳統的搜索引擎服務與第三方內容之間有相對清晰的界限。搜索引擎網站在搜索界面向用戶提供指向第三方內容網頁的搜索結果條目(簡短的內容摘要和作品的URL地址信息等)。用戶點擊相關條目,通用的瀏覽器一般會跳轉到第三方內容提供商的網頁。搜索引擎服務商一般并不控制通用瀏覽器呈現第三方作品的方式;而內容提供商也能夠合理預見,自己頁面在該瀏覽器上的呈現方式不受搜索引擎服務商影響。在這一技術背景下,用戶端“瀏覽器的跳轉”相當于“渠道”向“內容”過渡的服務移交儀式,比較清楚地界定了兩類服務商之間的界限。基于搜索鏈接的“瀏覽器的跳轉”,對用戶而言,已經相當地方便和快捷,對用戶的心理感受有直接的影響。相關作品通過關鍵詞搜索就能輕松找到,點擊鏈接就能夠即時獲取。網絡用戶無需特別留意提供該內容的網站地址和名稱。這一點點的變化就使得搜索引擎等信息定位工具的重要性更加凸顯——網絡用戶的注意力的天平實際上不可避免地向搜索引擎服務商傾斜。
在很多用戶看來,互聯網的入口是搜索引擎,而不是一個個內容站點。盡管如此,現有的著作權法的立法者還是相信,將搜索引擎服務提供商定位為“渠道”,而不是“內容”提供商,能夠在它和被鏈接網站(著作權人)之間維持一種利益上的平衡。那些自愿選擇對公眾開放的內容提供商也的確接受了這樣的制度安排。搜索引擎服務商幫助被鏈接網站擴散作品,從而獲得更多的公眾注意力;被鏈接網頁的地址和內容得以完整呈現,這保證被鏈接網站能夠從網頁瀏覽量的增加中獲得相應利益。如果被鏈接網站不滿意這一安排,則可以利用在網站Robots協議中排除搜索引擎的網絡爬蟲機器人。主流的搜索引擎服務商大致遵守這一習慣。在移動網絡時代,毫不奇怪,“今日頭條”、UC瀏覽器等移動終端應用也紛紛與電腦網絡時代的搜索引擎服務商類比,強調自己是在提供一種渠道(或聚合平臺)服務,而非內容提供商。
這樣,它們就可以擺脫了著作權法上嚴厲的直接侵權責任的威脅。不過,從著作權法的角度看,移動網絡環境下的各種應用所提供的搜索平臺服務與傳統的搜索引擎還是有較大的差別:首先,在移動網絡下,包括搜索引擎服務在內的各種網絡應用對于獨立第三方瀏覽器的依賴不復存在。搜索引擎服務提供商使用個性化的瀏覽器,可以任意定義用戶界面和功能菜單。電腦網絡時代內容提供商對瀏覽器呈現作品方式的合理預期,在移動網絡時代不復存在。內容提供商無法再預知各種手機應用的界面將如何呈現自己的內容,因而無法預知作品傳播過程中自己的商業利益能否得到保障。其次,移動網絡客戶端運算能力與閱讀界面的限制,導致“渠道”和“內容”的關系被重新定義。
如我們所知,手機或平板電腦的界面比較小,瀏覽器在呈現網頁時不再像電腦界面那樣充分地呈現一些次要的信息,比如網站標志、網頁地址等。即便這些內容勉強以很小字體呈現,也難以引起用戶注意。這反過來促使用戶更依賴于聚合應用的渠道,而忽略了內容提供商的重要性。如果移動終端應用的設計者進一步濫用自己對于瀏覽界面的控制,會進一步強化用戶對“渠道”的依賴。比如,最極端的做法是,不在瀏覽界面上呈現內容提供方的地址,不呈現頁面上的特征性內容,等等。這樣,內容提供商的角色被淡化,“渠道”服務提供商喧賓奪主,成為真正的控制者。
最后,公眾獲取信息的方式變革也導致內容提供商地位不可避免地衰落。傳統的內容提供商能夠提供的信息量有限,而聚合型網站卻能在很短的時間內匯聚眾多內容提供商的內容鏈接,大大改善了用戶的虛擬的訪問體驗。比如,如果“今日頭條”可以不加限制地鏈接所有內容網站,它給用戶帶來的體驗就是“今日頭條”幾乎能夠提供互聯網所有的內容。
另外,搜索引擎服務商根據用戶個人偏好推薦內容的網絡技術和商業模式已經非常成熟。這使得大而全的網絡內容聚合服務提供商也能夠迎合每個受眾的個性化需求。用戶越多,服務商的聲譽愈隆;而新增用戶服務所需的邊際成本幾乎為零,因此此類聚合型平臺呈現出很強烈的“自然壟斷”趨勢。市場上能夠生存的“渠道”很快就具有了支配地位。分散的內容提供商與它進行版權交易談判時,談判能力必然被削弱。內容服務商要獲得聚合型平臺那樣的控制力,必須收集海量的內容。這需要支付巨額的交易成本,對絕大多數內容提供商都是不可想象的。理解上述移動網絡技術進步的大背景,對于我們理解聚合型網站所引發的版權問題,非常有幫助。移動網絡的普及,導致那些被貼上“渠道”標簽的聚合型網絡應用削弱甚至取代了“內容”提供商的角色。相應地,“渠道”服務提供者從作品傳播過程中所獲得的利益也超過傳統的“渠道”服務提供商(比如基礎通訊服務、傳統搜索引擎提供商等)。“渠道”和“內容”邊界模糊之后,著作權法下強化“渠道”服務商的著作權侵權責任的壓力就迅速增加。接下來,本文對移動網絡環境下比較典型的“加框鏈接”和“網絡轉碼”行為進行深入分析,揭示著作權法應對網絡技術進步的合理措施。
二、名實不符的網絡加框鏈接
所謂加框鏈接,是指“設鏈者將自己控制的面向用戶的網頁或客戶端界面分割成若干區域,在其中部分區域利用鏈接技術直接呈現來自被鏈接網站的內容。用戶在瀏覽被鏈接內容過程中,依然停留在設鏈者控制的頁面或客戶端界面上。這樣,用戶所獲得的瀏覽體驗與設鏈者自己直接提供相關內容時的體驗大致相當……在具體案件中,設鏈者對于設鏈頁面的技術干預程度不盡相同,這可能使得其鏈接行為實際上處于普通鏈接與加框鏈接之間的模糊地帶。比如,設鏈者可能不完全屏蔽被鏈接網頁內容,但是在被鏈接網頁上設置顯著的返回按鈕引導用戶返回設鏈者的搜索界面。”加框鏈接的爭議在傳統互聯網絡中就已經存在,但是在移動網絡時代更加突出。如前所述,移動網絡用戶基于內容聚合型應用獲取版權內容的習慣更加明顯。聚合型應用即使不采用極端的加框鏈接技術,只要最低限度地維持瀏覽框的存在,并向用戶提供方便地回到該應用的主界面的快捷鍵,就能夠維持相當的用戶粘性,并最大限度地切分作品傳播所帶來的利益。加框鏈接使得終端用戶可以通過設鏈者提供的客戶端直接訪問第三方網絡資源,而無需跳轉到該第三方控制的網頁界面。
依據現行著作權法和相關司法解釋,最有可能限制加框鏈接的是所謂的“信息網絡傳播權”。不過,“信息網絡傳播權”侵權采用所謂的服務器標準。直接侵權人只有將版權作品上傳到服務器上并對外提供,才侵害此項權利。“被鏈接作品的信息網絡傳輸行為由被鏈接網站完成,而作品的呈現或播放由用戶或被鏈接的站點完成。這兩類行為都沒有設鏈者的直接參與。沿著這一思路,著作權人無法追究加框鏈接的設鏈者的直接侵權責任。”在中國的司法實踐中,法院可能通過兩種變通的途徑追究加框鏈接者的法律責任。其一,先推定設鏈者自行上傳了版權內容,然后要求設鏈者舉證。法院對反駁證據提出很高的要求,最終導致設鏈者無法該推定,從而被迫承擔直接侵權人責任。其二,在著作權法之外,追究設鏈者所謂的不正當競爭責任。不過,這兩種變通途徑有很大的不確定性,著作權人或被鏈接網站未必總能夠實現自己的目標。
在難以利用現有著作權法禁止加框鏈接的情況下,希望阻止加框鏈接的內容提供方,可能會采取技術上的反盜鏈措施阻止外部的加框鏈接,或者在網站的Robots協議中排除已知設鏈者的網絡爬蟲機器人的訪問。反盜鏈措施并不一定符合著作權法上的“技術保護措施”的最低限度的要求,因而該保護措施本身可能無法得到著作權法的保護。這樣,盜鏈與反盜鏈就可能演變成叢林規則主導的無聊游戲。在Robots協議中排除網絡爬蟲機器人,具有法律上的效果。尊重Robots協議可能被視為整個網絡行業的習慣。如果法院愿意,很有可能將遵守Robots協議視為所謂的社會公德或商業道德,從而對當事人產生法律意義上的約束力。一旦設鏈者的網絡爬蟲被Robots協議排除,則事實上導致設鏈者不再能大規模獲取內容提供方網站的作品信息,也就無法從事類似“今日頭條”的實時的作品推薦閱讀業務。不過,通過Robots協議排除的只是網絡爬蟲機器人,法律承認這一排除的效力并不等同于否定加框鏈接的合法性。
如果設鏈者采用人工瀏覽并設置鏈接方式,依然可以規避Robots協議的限制。上述分析表明,現有的著作權法選擇忽略加框鏈接與普通鏈接的技術差異,導致著作權人并不能非常有效地阻止設鏈者利用加框鏈接從作品傳播中獲得實質性的利益。在移動網絡的著作權人或用戶看來,設鏈者利用加框鏈接在自己控制的客戶端或頁面展示來自第三方站點的版權作品,與設鏈者自己上傳并對外提供作品,并無本質差別。這一結果明顯不合理。立法者應當放棄嚴格的“服務器標準”,使得信息網絡傳播權侵權的控制范圍在適當情況下延伸到加框鏈接。這樣,著作權法才能避免陷入過度技術化的泥潭,能夠及時適應技術的發展變化,重新恢復作品傳播過程中相關主體之間的利益平衡關系。
三、跨越網絡邊界的轉碼行為
到目前為止,移動網絡終端與傳統電腦的信息處理能力還存在實質性的差異(盡管這一差異在迅速縮小);相應地,移動網絡終端的操作系統、瀏覽器等應用與個人電腦有相當的差別。因此,很多面向電腦終端的網頁無法在手機端的瀏覽器正常顯示。于是,一些內容聚合服務的提供商利用所謂的網頁轉碼服務來跨越兩類網絡終端之間的技術鴻溝,使得移動網絡客戶端用戶也能夠比較滿意地瀏覽傳統網站的網頁。內容聚合型網站在提供轉碼服務時,除了彌補移動網絡終端技術性能上的不足、改善用戶體驗外,更有商業模式上的考慮。在轉碼過程中,聚合型應用常常有選擇地剔除原網站的附帶信息,比如原網站特征信息、廣告、補充內容等等。轉碼者對原網站內容的改動,必然會影響到原網站的利益。原網站既可能提出著作權侵權指控,也可能提出與著作權無關的不正當競爭指控。由于著作權人既可能是被轉碼的網站,也可能獨立于該網站。因此,這兩類指控經常是相互獨立的。認識到這一點,對于理解后文的分析思路有重要意義。后文僅僅關注著作權法問題,對于反不正當競爭問題不再討論。技術上,轉碼可以通過臨時復制和永久復制(更準確地說,應該是較長時間的復制)兩種方式實現。
所謂臨時復制,即轉碼者根據移動網絡客戶端用戶提交的訪問請求,臨時在服務器端復制被轉碼的網頁文件并轉碼,然后將轉碼后的數據傳輸給用戶。在用戶獲得有關數據實現瀏覽后,轉碼者服務器隨即刪除轉碼過程中臨時保存的文件數據。所謂永久復制,是指在完成轉碼服務后,服務器端較長時間保留轉碼后的文件;其他用戶有相同訪問請求時,再次向該用戶提交該轉碼后的文件。顯然,轉碼者在服務器上保留轉碼后的文件,可以避免重復轉碼行為,節省服務器資源,提高網絡傳輸效率。在著作權法下,分析轉碼行為是否合法,首先要看轉碼者是否從事了著作權法意義上的復制或信息網絡傳播行為,然后再看它是否有合理使用之類的侵權抗辯。
如前所述,轉碼者在提供服務過程中,不可避免地要復制(臨時或永久)轉碼的內容并通過信息網絡傳輸。因此,轉碼行為的確落入了著作權法限制的行為類別之中,有侵害著作權的可能性。接下來的問題是,此類復制和后續的網絡傳輸行為是否構成著作權法意義上的合理使用。這一問題并沒有一成不變的答案。
在移動網絡與傳統電腦網絡壁壘森嚴時,兩個網絡實際上代表著界限分明的兩個市場。移動網絡的轉碼服務使得大量移動網絡用戶能夠自由瀏覽版權作品,而這些用戶原本并非著作權授權時計算在內的目標群體。換句話說,轉碼行為實際上人為地擴大了版權作品的受眾范圍,而著作權人并沒有獲得額外的市場利益。其中的道理就像,著作權人授權他人通過無線電視網絡公開傳播節目,而互聯網服務商通過轉碼使得網絡用戶在電腦上也能同步收看該電視節目。因此,在移動網絡發展的早期,轉碼服務可能大大超出著作權人的預期,對著作權人的市場利益有實質性的影響,不應被認定為合理使用。因此,并不奇怪,在盛大文學有限公司訴百度公司案中,一審法院指出:“百度公司以WAP搜索方式提供涉訟作品內容的行為使用戶無需訪問第三方網站即可完整獲得內容,其已超出了提供搜索引擎服務的正常范圍,不屬于法律規定的免責情形……百度公司直接、完整地將涉訟作品放置在其服務器上,由用戶以點擊小說搜索方式向用戶提供涉訟作品,該行為屬于復制和上載作品的行為,并通過網絡進行傳播,構成直接侵權。不過,隨著信息技術的飛速進步,移動網絡客戶端性能大幅提高,移動網絡與傳統網絡之間的物理界限逐步縮小。這時候,用戶通過移動網絡終端訪問傳統電腦網絡的障礙幾乎消失,轉碼服務不再起到聯通兩個獨立市場的巨大作用,更多地是改善客戶端顯示效果或用戶體驗。
移動網絡與傳統電腦網絡的融合趨勢,也導致著作權人產生統一的市場預期。在發放版權許可時,著作權人就預期到被許可對象將同時向無數的移動網絡用戶傳輸作品。這時候,如果轉碼服務只是起到幫助被許可人更有效傳播作品的作用,而沒有突出成為獨立的傳播者,則這一行為被視為合理使用的可能性還是存在的。不過,這里的前提依然是,轉碼服務依然應當謹慎保持被轉碼網站的完整性,不然轉碼者本身可能被視為獨立的內容提供者,而無法獲得合理使用抗辯的庇護。有些人可能會拿那些與轉碼行為十分接近的“服務器緩存”行為來類比移動網絡轉碼行為。“服務器緩存”,是網絡服務提供商為了提高網絡訪問速度,在自己的服務器上臨時存儲用戶訪問的網頁的內容,在遇到后續相同的訪問請求時,直接向用戶提供緩存的頁面。在符合嚴苛的限制條件的情況下,緩存行為被視為合理使用。這里的限制條件具體包括,“網絡服務提供者為提供網絡傳輸效率”而“自動存儲”、“未改變自動存儲的作品”、不要影響原網絡服務提供者獲得反饋信息、根據原網絡服務提供者的服務變化及時做相應調整等。從著作權法的角度看,這些限制性條件與其說是為了保證緩存者不改變被緩存網頁的內容,還不如說是為了避免緩存者成為獨立的“內容”提供者。因為著作權法關心的是行為人是否復制或傳輸作品,至于是否影響被緩存者獲取信息、是否改變訴爭作品之外的網站信息等,與著作權法所控制的行為并無直接關聯。轉碼服務與“服務器緩存”對于著作權人市場利益的影響有很大差別。“服務器緩存”只是在一定程度上改善了用戶的訪問體驗(速度更快),但是并沒有增加了網絡受眾的范圍,因為相關受眾在不存在緩存的情況下,原本就能夠通過緩存者提供的基礎網絡服務獲取相關作品。因此,“服務器緩存”在一定條件下被認定為合理使用,是可以理解的。
在移動網絡與傳統網絡之間界限分明時,轉碼服務則實質性地增加了作品的受眾范圍,違背著作權人的預期。如前所述,在移動網絡和傳統網絡逐步融合后,轉碼服務可能不再實質性改變受眾范圍,與服務器緩存對著作權人利益的影響程度更加接近了,因而有可能被認定為合理使用。國內學術界有意見認為,臨時復制和永久復制所對應的兩種轉碼方式的著作權法后果不同。前者是臨時復制,不受著作權法約束;而后者則起到替代原內容提供商的作用,應當被禁止。認為著作權法不應將“臨時復制”視為“復制”的意見,常常強調臨時復制本身“時間短暫”、“沒有獨立的經濟價值”、網絡用戶瀏覽過程中的臨時復制合法等理由。其實,著作權法上的復制,時間長短并無一定標準;能夠實現網絡瀏覽的臨時復制居然沒有獨立的經濟價值,不合邏輯;用戶瀏覽過程中的臨時復制合法,并不妨礙臨時復制被認定為著作權法上的復制。對前述反對將臨時復制視為復制的意見的進一步反駁超出本文的范圍。從轉碼服務實現商業目的的角度看,轉碼服務過程中的臨時復制或永久復制的區分,只在技術層面有意義,在法律上沒有意義。如我們所知,對于著作權人和終端用戶而言,這兩種轉碼服務的客觀后果都是使得原本不能訪問或不能以滿意方式訪問版權作品的用戶得以訪問或接觸該作品。臨時與永久復制,只是增加或減少轉碼者的服務器負擔;對于著作權人或網絡用戶而言,轉碼者究竟是臨時還是永久復制,很難查證,也漠不關心。因此,臨時與永久復制的差別可以忽略不計。就像Areo案中美國最高法院法官在忽略被告通過“單個天線加網絡”的傳輸與傳統有線電視網路傳輸的技術差異時所說的那樣,該技術差異對于用戶而言并無意義,對于廣播者也沒有意義。很難理解這種對終端用戶和廣播者而言都無法感知的技術差異為什么在法律上卻是關鍵的。回到本文關注的轉碼服務,如果永久復制的轉碼應當被禁止,那么臨時復制的轉碼也不應例外。
四、結論
每個領域有BAT參與的時候,總會激起一片浪花,神馬搜索的背后則依靠著阿里巴巴,看似“前程似錦”,而且幾乎所有人都認為會對百度造成沖擊,無論是搜狗搜索、360搜索還是神馬搜索的推出,所有人都覺得會對百度造成沖擊,如此之多的移動搜索平臺,似乎移動搜索重新洗牌的“海市蜃樓”要出現了。
移動搜索重新“洗牌”真有這么容易嗎?我們先看兩組數據,根據艾瑞的《2013年中國搜索引擎市場研究報告》顯示:
(1)手機搜索引擎滲透率方面,百度位居第一,過去半年在手機上使用百度搜索的手機網民占了95.2%;谷歌搜索、360搜索、搜狗搜索、SOSO(搜搜)滲透率在11%-16%之間。其它搜索引擎在手機端的滲透率都在5.2%及以下,與前面的品牌差距較大。由于在手機上同時使用兩個以上搜索引擎的比例僅占三成左右,各搜索引擎被網民選為第二搜索引擎的比例都不大。所有品牌中,谷歌作為網民的第二選擇率最高,為7.5%。
(2)網民之所以把某搜索網站列為首選手機搜索,主要包括習慣性、搜索體驗、工具導流、品牌情感以及其它因素。其中,電腦端的品牌選擇對手機端選擇影響最大,有74.3%的手機網民回答了“電腦上的習慣延伸,懶得換”;其次為搜索體驗,包括搜索匹配度高、操作體驗較好、搜索速度快、安全性高、廣告少等,選擇比例在44%以上。
95.2%的滲透率、74.3%的習慣性、88.7%的市場首選率,這些數據可是要比PC端的搜索數據更具有強勢性,應該叫壓倒性的優勢。
360搜索能迅速擠入到搜索引擎行列中,渠道優勢為其導入了眾多流量,所以,在搜搜被并入搜狗以后,QQ瀏覽器的默認搜索被變為搜狗,這部分渠道優勢成為搜狗在移動端的倚仗,而360搜索在手機端亦可以依賴360手機瀏覽器的渠道。神馬搜索自身依靠的就是UC瀏覽器,它的推出并不奇怪。
為何神馬搜索破局不易呢?
(1)底層普及率困難。百度搜索就像一座大山阻擋在搜索領域,無論是PC端還是移動端,百度在搜索領域的根底,不是其他搜索能在短期內可以復制和追趕的。搜索引擎的底層用戶普及率不像移動社交工具一樣,可以迅速形成病毒式傳播。
在移動搜索領域耕耘已有三四年的搜搜品牌,它的品牌并沒有直接被搜狗“吸收”,而神馬搜索要想在移動搜索形成用戶量相當的普及率,需要相當長一部分時間。肯定有人說,腦殘呀,時間嘛,慢慢來就是了。呵呵,要明白別人也是會成長的,現在包括BAT在內,都在移動端搶時間,時間成本沒有任何公司和個人能在移動互聯網領域消耗的起。
神馬搜索玩“偷天換日”可不行哦,品牌度方面絕對會是未來移動搜索發展的瓶頸,神馬搜索注定會是“短命鬼”。
(2)內容是硬傷。無論是PC端的搜索引擎,還是移動搜索,其首先要先對已有的網站內容進行索引,才能展現給用戶。所有人都以為百度只有一個干干凈凈的搜索,它自身并不產生內容,實際上百度為了增加自身的內容核心,早就毛下了伏筆。
百度百科已有8058651個百科詞條,百度貼吧共有8192539個興趣貼吧,百度文庫的數量則達到了101549304份(此數據截止到2014年4月30日15點33分),還有百度知道、百度圖片等其他形式的內容。即使是360搜索,在上線后,也迅速開通百科、問答等平臺,搜狗亦有自身的諸多內容體系,如新的搜狗百科、搜狗問答。
神馬搜索自身并沒有強大的內容體系,即使是到了移動端,內容依舊是核心,不可能有搜索引擎能脫離內容而獨立存在。當然,移動搜索目前并沒有robots協議,但是內容是僅次于搜索的核心存在。
俞永福說過在移動搜索業務上神馬始終遵守ROBOTS協議,目前UC的百科、文庫、知道、圖片等內容還是用的百度的,如果以后百度限制UC使用,那這些“真空”的內容,神馬搜索又從哪里獲取呢?沒有內容作為強大依托的神馬搜索,呵呵,容易竹籃打水一場空吧?
(3)搜索體驗的變革不易。是的,用戶會關注搜索體驗,神馬搜索的推出對移動搜索變革了嗎?據自媒體人郭靜觀察發現,從展現形式上來看,并沒有形成大的變革。反觀在移動搜索領域耕耘時間較長的百度、搜狗在移動搜索領域則鉆研出了自己的一部分規則。
首先是搜索引擎會讓用戶選擇地理位置,根據地理位置顯示不同的搜索內容,地圖被強勢運用到搜索引擎中,另一方面是強大的技術支持,雖然神馬搜索團隊已默默鉆研了四年之久,但是從根本上,百度、搜狗等以開始在移動搜索的技術上進行變革。
主要表現形式是,用戶在移動端搜索到的內容,會被搜索引擎以適合移動端瀏覽的形式出現,而不是PC端的網站樣式,非常適用于中小型企業類網站。這樣既不會丟失PC端網站的內容,用戶在移動端瀏覽也非常方便,站長甚至都不用制作自己的手機網站,搜索引擎替代網站管理者完成了這部分工作。
任何產品想要實現變革都不易,神馬搜索想要“鯉魚翻身”,難!
(4)移動搜索選擇的多樣性。UC偷偷把搜索頁面換掉,把百度變成神馬搜索,它的玩法和360基本是一個套路。即使是可以依靠渠道在移動端能搶走一部分市場份額,但是移動搜索可不只有瀏覽器的形式,而且國內的手機瀏覽器市場,并沒有某一家能搶走超過一半的市場份額,其他瀏覽器也很多。用戶可能通過APP搜索、應用內搜索等多種方式來選擇搜索引擎,在用戶沒有被瀏覽器默認捆綁的情況下,新出的移動搜索品牌也很難被使用。
搜索機瀏覽器,瀏覽器即搜索,早期也許UC瀏覽器會有優勢,但是隨著手機百度的強勢推出,手機百度用戶規模突破5億、DAU(日活躍用戶數)超過5000萬,僅僅是這方面,神馬搜索優勢就很小。
百度spider對常用的http返回碼的處理邏輯:
1、404
404返回碼的含義是“NOT FOUND”,百度會認為網頁已經失效,那么通常會從搜索結果中刪除,并且短期內spider再次發現這條url也不會抓取。
2、503
503返回碼的含義是“Service Unavailable”,百度會認為該網頁臨時不可訪問,通常網站臨時關閉,帶寬有限等會產生這種情況。對于網頁返回503,百度spider不會把這條url直接刪除,短期內會再訪問。屆時如果網頁已恢復,則正常抓取;如果繼續返回503,短期內還會反復訪問幾次。但是如果網頁長期返回503,那么這個url仍會被百度認為是失效鏈接,從搜索結果中刪除。
3、403
403返回碼的含義是“Forbidden”,百度會認為網頁當前禁止訪問。對于這種情況,如果是新發現的url,百度spider暫不會抓取,短期內會再次檢查;如果是百度已收錄url,當前也不會直接刪除,短期內同樣會再訪問。屆時如果網頁允許訪問,則正常抓取;如果仍不允許訪問,短期內還會反復訪問幾次。但是如果網頁長期返回403,百度也會認為是失效鏈接,從搜索結果中刪除。
4、301
301返回碼的含義是“Moved Permanently”,百度會認為網頁當前跳轉至新url。當遇到站點遷移,域名更換、站點改版的情況時,推薦使用301返回碼,盡量減少改版帶來的流量損失。雖然百度spider現在對301跳轉的響應周期較長,但我們還是推薦大家這么做。
百度對于某些常見情況的使用建議:
1、如果站點臨時關閉,當網頁不能打開時,不要立即返回404,建議使用503狀態。503可以告知百度spider該頁面臨時不可訪問,請過段時間再重試。
2、如果百度spider對您的站點抓取壓力過大,請盡量不要使用404,同樣建議返回503。這樣百度spider會過段時間再來嘗試抓取這個鏈接,如果那個時間站點空閑,那它就會被成功抓取了。
3、有一些網站希望百度只收錄部分內容,例如審核后的內容,累積一段時間的新用戶頁等等。在這種情況,建議新發內容暫時返回403,等審核或做好處理之后,再返回正常狀態的返回碼。
4、站點遷移,或域名更換時,請使用301返回碼。
案例:
我曾經為一家電子商務網站提供SEO顧問服務,網站每日新增商品由商家,商品后便成為一個有效的商品,并會出現到網站平臺的商品檢索結果以及商品列表中,同時,平臺運營方需要對商品進行審核,對于沒有審核通過的商品則進行刪除操作;于是,會出現一些情況:新增商品頁面被百度爬蟲抓取,但隨之該頁面被刪除。
由于網站在百度的權重比較高,幾乎每日新增商品頁都會很快收錄,因此,在這批新收錄的商品頁面中有一定比例的頁面很快不存在了,即:一批剛被收錄的頁面又向百度Spider返回了404狀態碼,簡單以蔽之,“讓百度收了再讓百度刪”,我覺得百度可能會“很生氣,后果很嚴重”。
為解決這個問題,我之前采取了如下方法:
既然將商家的商品包含兩種狀態:已審核和未審核,那么就為商品頁面設計2種URL規則,如果商品未審核,則使用第1套URL規則,同時,利用robots協議限制百度Spider爬蟲抓取這些頁面;如果商品已審核,那么就與已有商品一樣,使用第2套URL規則。這樣就可以確保百度Spider抓取到的商品頁面都是有效頁面,不會由于商品審核不通過而單日內出現大量404頁面。
是否可以利用403狀態碼來解決該問題?思路如下:
關鍵詞:物流系統;移動機器人;自主控制
中圖分類號:F253.9 文獻標識碼:A
Abstract: On the command of intelligent logistics, applying intelligent robots in modern logistics system is a hot spot of robot applications. To improve the logistics intelligence, robots in the system should be more autonomous. From navigation, communication and decentralized control, the relative technologies for autonomous control are analyzed, the features with logistics application are discussed, and the prospect of enhancing domestic logistics equipment with these technologies is proposed.
Key words: logistics system; mobile robot; autonomous control
0 引 言
智能C器人是一種新型的高科技技術,是涵蓋運用了計算機技術、信息化技術、仿生學特征、傳動感應技術等多領域學科而形成的新型技術,是當前科技研究的熱點方向。2015年5月,我國出臺了《中國制造2025》規劃,規劃中將智能制造列為我國當前的首要目標發展戰略,要加快對智能制造的研究進度,使制造過程步入智能化[1]。在這一規劃中,智能機器人制造是最具有代表性的領域,成為當前最重要的發展方向。尤其是近些年來我國國民經濟發展迅速,人民需求不斷提升,促進了倉儲物流行業飛速發展,智能化設備在物流運輸過程中的重要性日益突出,而智能機器人的出現,不僅降低了企業的生產成本[2],而且大大提高了物流企業的生產效率。
現有的物流系統機器人大多采用集中式的控制系統,自身的智能性和自主性不足,常用于結構化的相對靜態的工作環境中,對于可變環境的適應能力不夠,因此只能完成較為簡單和固定的物流作業。因此需要將智能化移動機器人與物流系統相結合[3],依靠智能移動機器人的自主性控制實現物流系統的智能化作業。智能化的移動物流機器人能夠通過傳感器感知外界環境和自身狀態,實現在有障礙物環境中面向目標的自主運動,從而完成一定作業功能。其本身能夠認識工作環境和工作對象,能夠根據指令和自身認識來獨立地工作,能夠利用操作機構和移動機構完成復雜的任務[4]。
本文將針對物流系統中智能移動機器人的自主性控制相關技術,如導航、定位、通信、分布式控制等方面的研究發展進行綜述,并分析未來智能物流系統中智能機器人應用的關鍵問題。
1 物流智能機器人自主性導航技術
若要使移動物流機器人具有特定的智能,首先就需具有多種感知功能,進而進行復雜的邏輯推理、規劃和決策,并在作業環境中自主行動。在這其中,導航和定位技術是智能移動機器人所要解決的核心技術。定位和導航功能是自主式移動機器人的一項重要功能,也就是通過這個最核心功能,機器人根據自身的感知系統確定自身的位置,從而根據任務做出正確的行為決策和路徑選擇。沒有這種功能,移動機器人的任何自主運動都是盲目的。因此,物流移動機器人的多種導引方式相繼出現。根據環境信息的完整程度、導航指示信號類型、導航地域等因素的不同,主要分為電磁導航、地面標識導航、慣性導航和激光掃描導航、視覺導航等。而這些導航技術中,移動機器人的同步定位和地圖構建(SLAM)方法是該技術的核心難題。
目前SLAM問題的研究方法主要分為兩類:一類是基于數學概率統計方法,如卡爾曼濾波、粒子濾波等,這是目前研究最廣泛的方法,但這類方法大多依賴于對環境的假設,配以昂貴的高精度傳感器如激光測距儀來實現。Dissanayake等人在2001年提出了解決SLAM問題的卡爾曼濾波技術[5],之后針對卡爾曼濾波算法的復雜性和計算量問題,Thrun、Koller和Walter等人提出了稀疏擴展信息濾波的方法[6]。這種方法基于卡爾曼濾波更新方程中信息和逆協方差矩陣的剪裁以及通過對結果矩陣稀疏特性的研究,可使計算的維數降低。極大期望算法是卡爾曼濾波算法的一種補充方法,可解決模糊、循環環境下的機器人地圖構建問題。粒子濾波方法是通過一組根據機器人狀態先驗分布得到的采樣數據或者粒子,來表示機器人的實際狀態和置信水平,如Thrun、Fox等人提出的蒙特卡洛定位技術,以此為基礎,后期很多研究人員提出了相關改進的SLAM算法,如FastSLAM、基于Rao-Blackwelized濾波的SLAM算法。
另一類是基于生物激勵的地圖構建和導航系統,即通過模擬動物腦神經活動來解決三維空間導航任務。這種基于生物神經激勵的導航技術,可以在不采用高精度的傳感器和復雜的概率算法的條件下解決SLAM問題,但實際應用性能還不足,但是對同時提升智能自主性和降低成本具有積極意義。諾貝爾獎獲得者神經科學家奧基夫(John O' Keefe)和挪威神經科學家莫澤(Moser)夫婦在20世紀70年現了動物大腦內與定位系統相關的細胞――位置細胞(place cell)和網格細胞(grid cell),在此之后更多相關細胞被發現,如速度細胞、邊界向量細胞等。這些神經細胞的活動特性為機器人的導航定位控制提供了一個新的思路。位置細胞的特性是,當動物處于環境中某些特定位置時,對應細胞的放電頻率會顯著增強,而每個位置細胞均可表征動物所處環境的某一部分,眾多位置細胞的協同工作,就可在腦內形成一張表征周圍空間環境的大腦內部認知地圖。網格細胞為大腦提供了一個度量尺,當動物從一個位置出發后,可以不斷整合線性距離和空間角度,從而定位自己的坐標,了解自己在環境中的位置。Arleo等人在2001年對動物大腦中發現的與定位和導航相關的位置細胞(Place Cells)和頭方向細胞(Head-Direction Cells)進行建模,并將其用于移動機器人的目標導航[7]。Michael等人在2005年,基于Arleo的研究,結合位置細胞和頭方向細胞的功能,假想了一種位姿細胞(Pose Cells)結構,并進行建模模擬老鼠的導航,提出了RatSLAM的算法。該算法結合視覺測程技術和模擬嚙齒類動物大腦中神經細胞的吸引子神經網絡模型,實現了機器人的同步定位和構圖。
隨著生物神經機理的研究更加深入,將生物的大腦功能進行建模,再結合神經網絡的算法,使得機器人具有自我學習的能力。這將使物流機器人在定位和導航方面,具有更好的環境適應性和靈活性。
2 物流智能機器人自主網絡通信技術
隨著日益多變的生產格局和產品需求以及日益提高的人力成本,促使企業現有生產模式向高度自動化和高度柔性生產模式方向轉化。如果沒有一個靈活多變的物流自動化系統,即使獨立生產單元的自動化程度再高,也不可能實現柔性生產系統。要實現物流系統的靈活性,除了提高物流系統中個體物流機器人的智能自主性以外,還需要讓它們能夠與周圍的環境及其他機器人能相互感知和協作。2003年10月波蘭舉行的GeoSensor Network Workshop研討會上,有關專家指出移動機器人和傳感器網絡結合,會獲得價格低廉但性能卓越的混合系統,該系統會在網絡維護、環境檢測、救援與反恐等領域獲得廣泛應用。
將物流系統中的每輛輸送車輛配置成一個無線傳感網絡的通信節點,使其成為一個車聯無線通信網絡中的獨立節點[8]。這樣輸送車輛不僅可以利用無線傳感器網絡信息感知的功能及時進行運行狀態信息的感知,而且可以通過獲取鄰近車輛的狀態信息并將自身的狀態信息告知鄰近車輛,實現這種分布式系統的通信,如圖1所示。
無線傳感器網絡(WSN)可以延伸物流系統覆蓋范圍內的智能移動機器人的感知空間,為其提供更大范圍的傳感信息,智能移動機器人作為具有高度智能和執行能力的單元可以為與其相鄰的WSN節點提供智能和執行能力的輔助服務[9]。移動機器人與WSN結合,兩者經過相互協作和支持,使得形成的混合的物流系統具備了新的功能和價值。
無線傳感器網絡在物流系統中的應用,本質上就是將無線傳感器網絡通信技術與移動機器人相結合的問題。這種結合方式是將無線傳感器網絡節點配置在移動的物流設備上,無線傳感器網絡節點就像移動機器人一樣具有移動性,且可自組網絡,另外除了組網功能外,還具有采集周圍信息的功能。系統與靜態網絡節點相比,工作具有更高的主動性。支持移動性是無線傳感網絡的一個主要優點,在無線傳感網絡中主要存在節點移動和事件移動。前者是指搭載無線通信功能的節點在網絡中的自由移動,形成網絡不斷頻繁自主的情況,后者是指在事件檢測或在特殊的跟蹤應用中,事件的誘發源或跟蹤目標可能是移動的。這些應用的關鍵在于要有足夠數量的傳感器,能夠完全覆蓋觀測目標。工作時,目標周圍的傳感器被激活進入高度活躍狀態,對目標進行觀測,工作結束后傳感器恢復休眠狀態。
采用此類自主網絡的物流系統,物流智能機器人可以靈活地加入或退出當前的物流作業系統,且不會對整個物流作業產生影響,這有利于物流系統根據實際作業吞吐量需求,進行相應規模的擴展和縮減。
3 物流智能機器人分布式控制技術
物流系統中的每一個物流機器人隨著傳感與網絡技術的發展,智能化程度得到提高,可視為一個智能化的個體。而整個物流系統則可視為多智能w的協作系統,即整個物流系統按照每臺機器人分解成若干個智能體,各個智能體之間相互通訊、彼此協調共同完成大的復雜系統的控制作業任務[10],而不需要有明確的主控中心進行支配。此類多智能體系統不僅具備一般分布式系統所具有的資源共享、易于擴張、實時性好的特點,而且可以克服隨著數目增加,對調度控制中心造成的管理和計算壓力,使系統具有很強的魯棒性穩定性和自組織能力。
針對上述多智能物流機器人系統的特點,必須設計一個良好的集群控制結構。在這個結構基礎上,才能完成知識和感知信息的共享,獲得協調一致的控制,進而發揮多移動機器人的優勢,提高系統的工作效率[11-12]。該集群控制結構采用分布式結構,它不存在中心處理單元,物流機器人之間不存在主控與被控以及層次關系,每個物流機器人均能夠通過通信等手段與其他物流機器人進行信息交流與磋商。分布式問題的求解是指在一些不同的處理節點中,通過知識庫的分散和松散耦合的集合進行問題的協作解決方案。協作主要有四個重要部分:(1)是一個本地化的處理過程,不涉及集中控制;(2)是一種雙向的信息交換;(3)每一個協商群體從自己的角度出發評估信息;(4)通過相互選擇達成最終的協議。
例如采用集群控制方式來協調大量的物流機器人車輛的工作,需要解決的問題主要有:(1)任務分配:將物料搬運任務分配給適合的車輛;(2)任務規劃:管理各個物料配送站和卸載點的工作車輛,使其處于平衡狀態,避免出現過度飽和或工作量不足的情況。
假設一個場內物流的存取貨區的集合為D=d ,d ,…,d ,其中d =x ,y ,θ ,而物料卸載點的集合為S =s ,s ,…,s ,s
=x ,y ,…,θ ,同時場內的AGV車輛集合為V=v ,v ,…,v ,v =v ,v ,…,v 。其中x,y,θ分別代表其位置坐標。物料搬運的任務為T =v ,d ,s ,及v ,d 和s 組合的建立,這其中要考慮物流機器人距離貨源和卸載點距離的影響,以及物料搬運狀態的平衡如排隊等。這個問題的解決方式可以從自然界種群活動特征獲得啟發,即將群智能與物流系統控制應用結合。目前群智能的算法主要有蟻群算法、蜂群算法、細菌覓食算法、粒子群算法等[13]。將物流系統中的智能搬運機器人的運作與這些生物群體活動相結合,采用相應的改進算法,可以使得物流系統實現分布式的控制,減少整體控制的負荷,增強系統的靈活性。
4 小 結
現代物流系統未來的發展趨勢是實現物流系統的分布式控制,強調系統中各作業設備的自主與協作,因此將智能機器人的自主性控制技術與物流系統應用相結合,是大勢所趨。德國的國際管理咨詢公司羅蘭貝格在其的報告《物流業中的機器人與人》中分析了物流業大量引入機器人所帶來的影響,并指未來智能機器人在物流業中的應用將有飛躍式的發展,預計會取代很多現有的工作崗位,因此發展物流系統智能機器人應用技術,將會顯著提升物流系統研發的水平和物流設備的國際競爭力。
參考文獻:
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[6] M. Dissanayake, P. Newmann, S. Clark, et al. A Solution to the Simultaneous Localisation and Map Building Problem[J]. IEEE Trans. Robot. Autom., 2001,17(3):229-257.
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[8] 周宇,景博,張攏等. 基于ZigBee無線傳感器網絡的嵌入式遠程監測系統[J]. 儀表技術與傳感器,2008(2):47-49,55.
[9] 司海飛,楊忠,王B. o線傳感器網絡研究現狀與應用[J]. 機電工程,2011(1):16-20,37.
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[11] 王輝,樓佩煌. 基于Multi-Agent的多AGV自主控制系統設計與實現[J]. 工業控制計算機,2011(10):29-31.
關鍵詞:移動機器人;避障;模糊控制;超聲波測距;優雅降級
中圖分類號: TP24
文獻標志碼:A
Mobile robot obstacle avoidance based on improved fuzzy algorithm
PENG Yuqing, LI Mu*, ZHANG Yuanyuan
School of Computer Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
Abstract: In order to improve the performance of obstacle avoidance for mobile robots in continuous obstacle environment, a fuzzy algorithm of obstacle avoidance with speed feedback was proposed. Ultrasonic sensors were utilized to perceive the surroundings, and based on fuzzy control, the mobile robot adjusted its speed according to the distribution of obstacles. Then the graceful degradation was introduced combined with the improved fuzzy obstacle avoidance to enhance the robustness of the mobile robot. The experimental results show that the method can adjust the speed through interaction with the environment, control the robot in a collisionfree way and optimize the obstacle avoidance path. Simultaneously, the method shows good effectiveness.
英文關鍵詞Key words:
mobile robot; obstacle avoidance; fuzzy control; ultrasonic ranging; graceful degradation
0引言
在利用移動機器人進行探測、偵察和導航時,由于計算的復雜性、控制的實時性、環境的不確定性等因素,尤其是在包含多個連續障礙的復雜環境中,自主避障已經成為當前移動機器人領域中的重要研究方向[1-2]。根據文獻[3-12]的介紹,移動機器人的避障策略大體上可以分為兩類:第一類是基于環境模型的避障策略,機器人能在完全已知的環境(障礙物的位置和形狀預先給定)下避障,而當環境變化(障礙物位置變動)時避障效果較差,具體方法有柵格法[3]、可視圖法[4]等;第二類是基于傳感器信息的避障策略,具體方法有人工勢場法[5-6]、神經網絡法[7-8]、模糊邏輯法[9-12]等,其中模糊邏輯法引入駕駛員的經驗以實現實時避障,算法所需存儲空間小,并克服了勢場法存在的局部最小現象,現已被廣泛用于移動機器人避障。
本文在保持模糊控制原有特性的基礎上了給出了一種具有速度反饋的模糊避障算法,特別適用于多障礙物連續出現的環境;同時把改進的模糊避障策略融入基于行為的控制技術中,使避障成為一個獨立的行為單元。在運行狀態下避障行為通過競爭機制獲取機器人的主導權,控制機器人完成避障任務。通過仿真實驗的反復調整,給出了相對合理的輸入輸出隸屬度函數。與傳統的模糊算法相比,把反饋速度作為模糊邏輯控制器的輸入可以使移動機器人的決策控制更加準確。實驗結果表明該方法具有很好的有效性,優化了移動機器人在未知環境下的避障路徑。
1機器人硬件結構
分布式控制系統(distributed control system)是多智能體技術在移動機器人研究領域的重要應用[13]。在移動機器人硬件設計中引入分布式控制,不但提供了良好的控制方式和結構標準,降低了控制系統的復雜度,還使得移動機器人系統層次清晰,各個功能模塊協調運轉。
1.1RIRAII分布式控制系統
RIRAII移動機器人[14]采用分布式控制系統,將控制功能在下位機分散,每個下位機完成一項特定功能,各個下位機并行工作,大大提高了整個系統的處理速度和運算能力。RIRAII移動機器人的分布式控制系統如圖1所示。
整個系統由主控模塊、感知模塊、無線通信模塊和個人計算機(Personal Computer, PC)組成。其中主控模塊選用高性能微處理器AT89S52,可實現對各傳感器信息的實時獲取;感知模塊包括視覺傳感器(SONY EVD31攝像機)、超聲傳感器(SensComp 6500系列)、碰撞傳感器和防堵轉傳感器;無線通信模塊負責發送圖像或數據到移動機器人及PC,串口通信協議標準為RS232標準;PC客戶端平臺利用Windows系統的VC++6.0開發。RIRAII移動機器人外觀如圖2所示。
1.2超聲測距系統
超聲傳感器[15]技術成熟、抗干擾能力強、成本低,是移動機器人避障的常用傳感器,但單個超聲傳感器避障存在一些缺陷,如對障礙物的定位不精確、存在探測盲區、方向性不好產生鏡面反射或障礙物幻影等。為了克服單個超聲傳感器避障存在的不穩定性因素,采用多路超聲傳感器來獲取機器人周圍障礙物的信息,超聲傳感器分前、后、左、右4組安裝在RIRAII移動機器人四周,具置如圖3所示。每組傳感器在微處理器的控制下采用單循環工作模式或雙循環工作模式,其目的是為了減少交調失真和超聲波之間的相互干擾。
超聲波測距的基本原理是不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波,通過時間渡越法來計算距離,其計算公式如下:
D=CT/2
(1)
其中:D為障礙物與超聲波傳感器的距離;T為超聲波從發射到返回的時間間隔,即渡越時間;C為聲波在介質中的傳播速度。實驗中,如果溫度變化不大,可認為超聲波的波速近似于聲音在空氣中的傳播速度,即C=340m/s。因此只要測出渡越時間T,即可求得移動機器人與障礙物之間距離。
2模糊控制器的設計
移動機器人的運動環境十分復雜,很難建立精確的數學模型來預測障礙物的位置,而模糊控制是一種基于規則的控制,它直接采用語言型控制規則,在設計中不需要建立被控對象的精確模型,因此非常適合于移動機器人的自主避障。
2.1輸入輸出及模糊語言描述
傳統的模糊避障算法只把距離信息作為模糊控制器的輸入,可是僅依靠距離信息進行控制并不完全符合人類駕駛經驗,駕駛員不可能只憑距離信息進行判斷,勢必要考慮當前的移動速度,因此在移動機器人避障過程中,把機器人當前移動速度作為反饋信息和超聲傳感器測得的距離信息一同作為模糊邏輯控制器的輸入,把左右兩輪的加速度作為模糊邏輯控制器的輸出。具有速度反饋的模糊避障控制系統如圖4所示。
選用機器人前方的6個超聲傳感器(F1~ F6)獲取障礙物的距離信息,每次讀入F1、F2兩個傳感器的距離信號,取其中較小的一個數據作為左側距離的輸入,并用LD表示左側距離;同理,每次取F3、F4兩個傳感器中較小的數據作為前方距離的輸入,并用FD表示前方距離;每次取F5、F6兩個傳感器中較小的數據作為右側距離的輸入,并用RD表示右側距離。RIRAII移動機器人的車體結構為基本的履帶式,由剛體平動原理可知,移動機器人在任意瞬時都是繞車體瞬心轉動。因此,機器人可簡化為以前后輪中心線為軸線的兩輪移動平臺。移動機器人運動模型如圖5所示。
圖5中:XOY為全局坐標系,xoy為車體坐標系,P為速度瞬心。因此,在任意時刻都可求出用于模糊控制器輸入的反饋速度:
v(t)=[vl(t)+vr(t)]/2
(2)
式中vl(t)、vr(t)分別指左右兩驅動輪的線速度。
障礙物距離FD、LD、RD的變化范圍為[0m,3m],模糊語言集合為{近,遠},相應的語言變量記作{NEAR, FAR};機器人移動速度V的變化范圍為[0cm/s, 10cm/s],模糊語言集合為{慢,中,快},相應的語言變量記作{SLOW, MIDDLE, FAST};左右輪加速度al、 ar的變化范圍為[-12cm/s2, 12cm/s2],模糊語言集合為{減速,慢減速,不變,慢加速,加速},相應的語言變量記作{D,SD,C,SA,A}。
2.2輸入輸出的隸屬度函數
為了減少模糊控制器的計算負擔,提高數據的處理速度,采用了分段線性隸屬度函數。距離信號FD、LD、RD的隸屬度函數如圖6(a)所示;移動速度V的隸屬度函數如圖6(b)所示;左輪加速度al的隸屬度函數如圖6(c)所示;右輪加速度ar的隸屬度函數如圖6(d)所示。
2.3模糊控制規則
模糊控制規則的建立是模糊控制的核心問題[16]。根據人類駕駛的實際經驗,當障礙物很遠時,機器人將加速向目標前進;當接近障礙物時,機器人將減速行駛并根據障礙物的分布情況和目標方位作出合理決策,使自身在避障的同時盡量靠近目標。為了模糊避障規則庫的建立,把未知環境下障礙物的分布情況歸納為8大類,如圖7所示。
根據各模糊變量的模糊子集可歸納出23×2=24條模糊控制規則,由人類駕駛經驗和未知環境下障礙物的分布情況,可以建立全部模糊控制規則,在模糊控制規則的制定上采用基于控制器行為特性的方式[17],把復雜的動作分解成若干個簡單的動作依次執行。建立的模糊控制規則如表1所示。
所有的規則都可以用“IFTHEN”語句描述,其一般形式如下:
IF (LD is LDi and FD is FDj and RD is RDk and V is Vp)
THEN (al is alm and ar is arn)
(3)
其中:LDi、FDj、RDk、Vp、alm、arn分別是定義在論域LD、FD、RD、V、al和ar上的模糊集。這些模糊條件語句可歸納為控制規則R1~R24,每條規則的權重均為1,系統總的控制規則R可表示為R=∪24i=1Ri。在模糊推理時采用模糊控制領域較為成熟的Mamdani方法,應用Rc模糊蘊含關系運算和最大最小合成法。具體的,當輸入為LD=x時,由距離信號的隸屬度函數可得μNEAR(LD=x),μFAR(LD=x),同理可得FD=y,RD=z分別對集合{NEAR,FAR}的隸屬度。當輸入速度V=v時,由速度的隸屬度函數可得μSLOW(V=v),μMIDDLE(V=v),μFAST(V=v),則表1中第一條規則R1的激勵強度為:
α1=(μNEAR(LD=x)∧μNEAR(FD=y)∧μNEAR(FD=z)∧μSLOW(V=v))
同理可得激勵強度α2~α24的值。因此,R1對左輪加速度al的輸出隸屬函數為μ1=α1∧μSA(al),R2對al的輸出隸屬函數為μ2=α2∧μC(al),…,R24對al的輸出隸屬函數為μ24=α24∧μC(al),所以,最終左輪加速度的輸出隸屬函數為μL=μ1∪μ2∪…∪μ24。同理可得右輪加速度ar的輸出隸屬函數μR。
2.4解模糊
通過模糊控制規則得到的結果是一個模糊量。但在實際模糊控制中,模糊量不能直接控制執行機構,需要將其轉化為精確量,這個過程稱為解模糊。常用的解模糊方法[16]有:面積重心法、加權平均法、取中位數法和平均最大隸屬度法等,本文采用的是面積重心法。
其中:∫表示輸出模糊子集所有元素的隸屬度值在連續論域上的代數積分,μL、μR分別表示左、右輪加速度的隸屬度函數。之后,將解模糊得到的精確量轉化為控制信號輸入給驅動電機,從而控制機器人的移動,并通過兩驅動輪的速度差控制移動機器人的行走方向。
3優雅降級
計算機所創造的人工虛擬環境屬于一種理想化結構,但現實環境往往是非結構化的,外加傳感器本身存在著誤報或漏報的情況,移動機器人的實際運行方式與我們所期望的有很大差距。當傳感器子系統發生錯誤或者工作失效時,機器人的主控系統應降低水準繼續工作,而不是完全癱瘓,因此移動機器人應當具備優雅降級[17]的能力。優雅降級能有效地避免機器人整體性能惡化,保證機器人在控制命令變質或重要信息失效的情況下,仍能夠順利完成既定任務。這里只介紹移動機器人避障過程中的優雅降級,其流程如圖8所示。
具體的優雅降級策略如下:
1)理想情況下,移動機器人總能依靠超聲傳感器檢測到未知環境下的障礙物,從而進入前述的模糊避障行為。
2)超聲傳感器在障礙物表面平滑的情況下很容易發生漏報錯誤,導致模糊避障行為無法觸發,機器人將繼續前進同障礙物發生碰撞,碰撞檢測傳感器將會受到擠壓而使機器人觸發下一級別的逃離行為。
3)假設碰撞檢測傳感器存在盲點,機器人無法檢測到碰撞,仍全力推動物體,這時驅動電機的電流快速上升并超過設定閾值,堵轉檢測傳感器可以檢測到這種情況,并推斷機器人被某個物體阻塞,系統同樣可以利用這種信號觸發逃離行為,逃離行為控制機器人后退一段距離并原地旋轉固定角度。
4)進一步假設機器人運行環境非常光滑,履帶在被阻塞的情況下仍能原地旋轉。由于此時車輪負載小,電機電流無法達到堵轉檢測傳感器的設定閾值,逃離行為無法觸發。此時可以利用視覺傳感器進行檢測,根據一段時間內拍攝到的場景是否發生變化來判斷機器人是否運動,如果機器人處于無運動狀態,將會觸發最高級別的防靜止行為,防靜止行為控制機器人隨機地旋轉和后退。
綜上所述,在逃離行為或防靜止行為的控制下,移動機器人的性能會有所下降,但優雅降級為機器人提供了更強的容錯率,即使在性能下降的情況下,如果給定足夠的時間,機器人也能夠完成自己的避障任務而不至于系統癱瘓。
4仿真實驗
為了驗證本文算法的有效性,使用機器人仿真平臺MobotSim進行測試。仿真參數為:機器人移動空間為20m×20m的矩形,其中每1m的間距用點網格作為參考;移動機器人直徑0.5m,6個超聲傳感器相互間隔30°安裝在機器人前方,每個超聲傳感器的聲束角為15°。起點和目標點在圖形中已經標出,其他未說明的形狀為障礙物,且設置各障礙物間距均大于移動機器人直徑,以確保機器人可順利穿越兩障礙物。
由于凹形障礙物環境是研究局部最小問題的典型環境,故在此環境下完成對比實驗,效果如圖9所示。圖9(a)為采用人工勢場法的避障效果,圖9(b)為本文方法的避障效果。從圖9中可以看出,本文算法有效地克服了人工勢場法中局部最小問題,能控制移動機器人成功逃脫陷阱區域,最終到達目標點。
當目標點處于凹形區域內部時,進一步對移動機器人避障性能進行對比,效果如圖10所示。圖10(a)采用文獻[18]的避障方法,由于控制規則過少,移動機器人運動盲目,很容易陷入死循環;圖10(b)采用文獻[19]的避障方法,移動機器人雖具備沿墻走行為,但由于不能合理控制自身速度,無法減速進入凹形區或始終執行沿墻走過程;圖10(c)采用本文方法,移動機器人在發現單側障礙物后,根據前述模糊規則切換為沿墻走行為,在到達凹型口時適當調整速度,可順利進入凹形區域并到達目標點。
移動機器人在連續障礙物環境下的對比實驗如圖11所示,其中藍線為傳統的模糊算法,紅線為本文所述的具有速度反饋的模糊算法。
從圖11中可以看出,在兩種算法的控制下,移動機器人在E點之前的避障路徑幾乎沒有區別,但隨著機器人速度逐漸提升,在幾個障礙物比較接近、機器人需要連續避障的情況下,傳統的模糊算法沒有考慮機器人當前移動速度,若速度過快,機器人將直接繞開整個障礙。而具有速度反饋的模糊算法實時對機器人的速度進行調整,遇到連續的障礙物也可減速通過,避障路徑和到達目標點的耗時均優于傳統模糊算法。避障衡量指標如表2所示。
最后測試了本文算法在復雜環境下的避障性能,效果如圖12所示。由于移動機器人在復雜環境下極易出現迂回情況,因此在A、B兩點分別設置紅外信標,移動機器人上安裝紅外接收器,這樣機器人在完成階段性路徑規劃后可直接向信標前進,大大縮短了用時。從圖中可以看出,在無障礙區域,機器人路徑光滑且移動速度快;當進入障礙物區域,機器人會針對障礙物方位調整自身速度,從而更有效躲避障礙;在通過窄道區域時,機器人幾乎不會產生擺動現象,優于傳統的人工勢場法。仿真結果表明,機器人動作連續、穩定,能有效躲避環境中的障礙且所產生的運動路徑平滑,未出現過多迂回,說明具有速度反饋的模糊算法可以很好地適應復雜環境。
5結語
針對非結構化的工作環境,本文提出了一種具有速度反饋的多超聲傳感器的模糊避障算法,有效地克服了傳統超聲避障算法中存在的對機器人控制能力弱、定位精度敏感等問題。在機器人的硬件設計上采用了分布式控制的思想,降低了控制系統的復雜程度,提供了良好的拓展性;在機器人的軟件設計上采用了基于行為的編程思想,提供了優雅降級的能力,使機器人在實際環境中擁有更強的適應性。實驗結果表明該方法保持了模糊算法計算量小的特點,能夠適應復雜的環境,同時具有合理的容錯機制和更強的魯棒性。隨著傳感器技術的發展,多傳感器信息融合將會進一步優化機器人的避障性能,如果把模糊算法和遺傳算法、神經網絡等理論有效結合,也有助于達到更好的避障效果。
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一 誰動了誰的蛋糕
反盜版盜鏈聯盟中優酷、搜狐、樂視都是視頻網站中的佼佼者,他們傾注心血擴展市場、開發資源,經歷了中國視頻網站開疆拓土的創業階段,終于打開了視頻網站的廣闊天地,將利益的蛋糕越做越大,而百度卻在一邊偷走一大塊蛋糕。這種做法無疑令辛苦做蛋糕的人們恨之入骨。早在2009年8月,百度剛剛在美國納斯達克找到立錐之地,國內就爆出“百度音樂免費午餐,我們還能吃多久甲”的一系列訴訟;兩年后的2011年3月15日,一封《三一五中國作家討百度書》又把百度文庫推向了網絡侵權的風口浪尖。時至今日,從音樂到文庫又到視頻領域,百度又成為了一眾巨頭的眾矢之的。
此次針對百度的訴訟主要集中在百度對他人享有權利的影視作品的“盜鏈盜播”行為之上,而以往的糾紛還集中于百度的“提供建站系統”問題,本文一并介紹討論。
二 百度為何丟掉了進港的船票
眾所周知,百度是中國最大的搜索引擎網站,面對每日世界各地、成千上萬、五花八門的上傳資源,百度在技術上和法律上都難以做到逐一審查,所以作為網絡服務提供者,此時若非明知或應知侵權內容的存在,是可以適用免責條款駛入避風港的。但是百度此次的盜鏈盜播行為與提供搜索服務行為的本質不同,所以此次訴訟百度并沒有得到避風港的庇護。
1.盜鏈行為為何進不了避風港?
《信息網絡傳播權保護條例》(后稱條例)中第二十、二十一、二十二、二十三條規定了不同類型網絡服務提供者的免責要件,即避風港的范圍,但是網站能否進入避風港取決于其是否是“服務提供者”。百度此前作為網絡搜索服務提供者,是有資格適用避風港原則免責的,但是盜鏈行為卻有所不同。
以往權利人合法權益受損的侵權關系中存在三方主體,即權利人、實際侵權內容提供者即網絡用戶與為侵權提供幫助的網絡服務提供者,所以網站此時并未直接侵犯權利人之權益,而是以“明知而故意放任”或者“應知而過失未制止”的幫助行為擴大了用戶侵權行為的不良影響范圍,所以鑒于網站的審查能力,在認定侵權時往往賦予其一定的免責空間,條例的第二十三條也對百度搜索引擎的免責范圍進行了劃定;但盜播盜鏈行為卻不同,如優酷土豆集團首席技術官姚鍵所稱,“正規的搜索行為應該根據用戶搜索給出鏈接,然后跳轉到第三方網站,但百度視頻是在自己的搜索頁面中直接嵌套播放視頻網站內容,嚴重侵犯了視頻網站應有的權利”,在這一法律關系中,并非三方主體,而僅存在權利受損的權利人和侵權網站,其中網站未經權利人許可,在搜索結果中直接進入視頻資源的呈現,在侵占權利人廣告收益及寬帶資源的同時,獲得較高的點擊量、下載量和廣告收益,屬于直接侵權的范疇。所以在直接侵權而非幫助侵權的法律關系內,侵權網站沒有理由再適用“通知+刪除”的行為免責模式了,而是應當適用“不能侵犯他人合法權益”“侵權者應當負侵權責任”的行為標準。
而在海淀法院的判決中還包含了“停止侵權”一項要求,這從一個側面也反映了直接侵權的盜播盜鏈行為與提供服務的幫助侵權行為的不同。在以往將網站認定為服務提供者的情況下,判決中會包含“被告于判決生效之日立即從××網上刪除仍在線上播放/存在的×××作品”,即網站在被訴后主觀對于侵權事實變為明知之后,判令“停止對侵權資源提供服務”是對網站的規制;而此次的“停止侵權”則直接將百度定義為侵權人,所以也就不必進行用戶和網絡服務提供者的區分了,進而直接令其停止侵權。
綜上所述,盜鏈行為使百度不能以網絡服務提供者的標準進入避風港,反而只得以直接侵權認定并進行賠償。
2.最高人民法院相關文件的解讀
筆者在關注此次訴訟的同時還發現,《最高人民法院的理解與適用》一文中談到“盜鏈”的問題時曾經提及,“深層鏈接是繞開被鏈網頁的主頁而使用戶直接進入其某一個分頁或者某個具體內容的鏈接方式……曾有判決認為,如果相關作品未經權利人許可上傳,只要網絡用戶能夠從相關網站上直接獲得該作品,則該網站就構成了侵害信息網絡傳播權……最高人民法院經過調研認為,以此用戶標準來界定相關網站提供了相關作品,實質上是將互聯網中普遍存在的鏈接納入了直接侵權的范疇,超出了侵權責任法及條例的相關規定。”
所以有的人盲目地認為“盜鏈并非直接侵權”,但是事實并非如此。文中將盜鏈劃出直接侵權范圍是有一個前提的,即以不合理的嚴格標準認定網站的侵權責任。此標準條件下,只要網站中存在未經許可的權利人資源出現則認定網站沒有盡到應有的注意義務而存在過錯,這顯然是不合理的,所以拋去此結論的前提而單純適用結論也是不合理的。
就百度被訴而言,由于該案并不具備“第三人用戶上傳侵權資源”的事實前提,所以百度并非應當根據其是否盡到合理注意義務而承擔或免除責任,其爭議焦點應當在于如何認定百度的直接一般侵權構成要件,即侵權行為、損害結果、因果關系與過錯。
前三個要件顯而易見,至于侵權的過錯要件可以通過舉證認定。據悉,反盜聯盟中多家網站都就此事曾致函百度,百度理應因此承擔更加謹慎和積極的審查義務,但姚鍵介紹,“優酷土豆數月前已設置了robots協議阻止百度視頻搜索爬蟲抓取,但百度依然強行抓取。”同時在訴訟中,百度視頻、百度影音對于盜鏈資源的推介、編輯等也可以作為百度“明知而為之”的佐證,所以百度的盜鏈行為構成直接侵權。
三“建站系統”與百度的蜜月期即將結束
·相互協調的n個機器人系統的能力可以遠大于一個單機器人系統的n倍,群體機器人系統還可以實現單機器人系統無法實現的復雜任務;
·設計和制造多個簡單機器人比單個復雜機器人更容易、成本更低;
·使用群體機器人系統可以大大節約時間,提高效率;
·群體機器人系統的平行性和冗余性可以提高系統的柔性和魯棒性等。
此外因為群體機器人系統具有空間分布、功能分布、時間分布等特點,利用這些特點可以達到以下目的:
·通過群體機器人系統內在特性提高完成任務的效率;
·通過共享資源(信息、知識等)彌補單機器人能力的不足,擴大完成任務的能力范圍;
·利用系統內機器人資源的冗余性提高完成任務的可能性,增加系統的性能。
因此,進行群體機器人系統的研究是機器人技術發展的必然趨勢,必將對機器人技術的發展帶來劃時代的變革。
1 群體機器人研究的主要內容
群體機器人系統的主要研究內容為:群體機器人系統的通信,群體機器人系統的協作與控制,群體機器人系統沖突問題的解決。
根據系統中機器人功能結構的不同,可將群體機器人系統分為同構系統和異構系統。同構系統就是系統中每個機器人的結構相同、功能相同;異構系統中每個機器人的結構和功能不盡相同。對于同構群體機器人系統研究的主要問題是設計正確的控制方案和通信機制,使之能正確完成給定的任務;而對于異構群體機器人系統的研究主要是解決如何在它們之間進行有意識的合作問題,另外還有動作選擇問題、通信沖突問題的解決。不論是同構系統還是異構系統的研究對群體機器人系統的研究都起著重要作用,下面以同構系統為主來討論群體機器人的研究。
1.1 群體機器人系統的通信
群體機器人系統的通信是研究群體機器人系統的基礎,由(文秘站:)各個個體機器人組成一個群體系統,通信是必不可少的。
群體機器人系統在執行某項任務時,為了實現協調與合作,個體機器人的傳感器必須提供足夠的環境描述信息和其他機器人的信息,因此機器人個體之間或者上層控制和下層合作之間的通信是必要的。機器人之間的通信方式主要有兩種,即直接通信和間接通信。直接通信要求發送和接收信息能保持一致性,因此機器人之間需要一種通信協議,而且直接通信時發送方和接收方必須同時在線,間接通信沒有此項要求。一般來說,直接通信存在于有智能的機器人之間,而間接通信存在的范圍就比較大,如個體和個體通信、個體和群體通信、個體和環境通信等。目前,大部分關于群體機器人的通信主要采用廣播的方式,即個體機器人將自己的位置和傳感器信息以及自己從事的工作信息廣播出去,其他個體機器人可以按自己的需要選擇信息,或主控機器人通過廣播分配任務等。
通信方式的選擇是保證通信的有效性和實時性的基本要求,在實際應用中根據機器人的結構和任務要求來選擇,目前群體機器人的通信還存在許多瓶頸問題,如機器人數目增加時,通信速度和效率將下降。
1.2 群體機器人系統的協作與控制
機器人之間的協作與控制問題屬于群體機器人系統中的高級控制任務,是研究群體機器人系統的關鍵技術。
機器人群體系統是由機器人個體按照一定關系聯系起來,并具有自我調整的功能,系統中機器人個體和機器人群體都要協作動作,以實現機器人群體的功能。借鑒組織行為學的理論,群體機器人系統研究對象包括機器人個體、機器人群體兩個層次,即機器人個體行為和機器人群體行為。機器人個體行為主要包括機器人個體對環境的感知、學習、響應以及自適應動作的協調。機器人個體控制系統是實現個體行為的基礎,機器人個體控制系統要求能使個體表現出較強的協作性和自主性。協作性是指機器人能協調合作的能力;自主性是指機器人具有一定的自主能力、能感知環境的變化并能作用于環境。系統的協調行為在很大程度上依賴于如何處理機器人的自主和協作之間的關系;機器人群體行為是機器人個體行為的合成,典型的群體行為研究有集中行為、分散行為和編隊行為等。根據機器人群體結構分布的不同相應的控制結構也不同,可分為集中式和分布式兩種。集中式控制由一個機器人或者PC機對任務進行調協規劃并集中調度;分散式控制中任務分配是通過機器人之間的交互來實現的,每個機器人基于自己的傳感器信息和內部狀態規劃各自的行為,通過協商等手段消解沖突。
為研究機器人群體的協作機制,以提高群體的協作能力,目前多采用下述控制機制,包括:
(1)基于信息資源庫共享;
(2)基于傳感器信息共享的控制:依靠通信裝置,每個機器人上的傳感器不再是私有享用,其他機器人通過通信也可享用;
(3)基于資源競爭規則的調度機制:資源包括作業空間、作業順序、作業工具等,該控制策略最基本的目標是解決死鎖問題;
(4)基于任務與能量最佳匹配原則的動態組成、重構控制;
(5)并行規劃算法。
1.3 群體機器人系統沖突的解決
[!] 在群體機器人系統中還有一個很重要的問題就是系統中沖突問題的解決。在群體機器人系統中沖突的形式是多種多樣的,主要有任務沖突、路徑沖突和空間沖突等。群體機器人系統中的沖突很容易造成系統的混亂,嚴重影響了系統的總體性能。解決沖突除了要有合理的控制結構和通信方式外,也需要相應的解決策略。在群體機器人系統中,每個機器人都把其他機器人當作障礙物來處理,并通過傳感器探測障礙物的有無。同時機器人也根據定期接收到的信息來處理傳感器的不確定性,并區分機器人障礙物和非機器人障礙物,由此選擇不同的處理方法。群體機器人系統沖突問題的解決辦法有很多,最直接的方法是采用集中控制器來決定所有機器人的無沖突路徑,但是這種方法在實用性方面具有一定的缺陷。另一種方法是主從控制法,在沖突的機器人中有一個作為主控,指揮別的機器人以解決沖突問題。
對于群體機器人系統的研究除了上述幾個主要的方面外還有群體機器人系統的學習問題、系統的組織結構問題和環境的觀察問題等。
2 國內外群體機器人研究現狀
經過二十幾年的發展,群體機器人系統的研究已在理論和實踐方面取得很大的進展,并建立了多機器人仿真系統和實驗系統。目前,國內關于群體機器人系統的研究剛剛起步,而國外的研究則比較活躍。歐盟專門設立了一個進行多機器人系統研究的MARTHA課題——“用于搬運的多自主機器人系統(multiple autonomous robots sy
stem for transport and handing application)″。日本對群體機器人系統的研究開展得比較早,著名的研究有ACTRESS系統和CEBOT系統。ACTRESS系統是由日本H.Asama等人提出的通過設計底層的通訊結構而把機器人、周邊設備和計算機等連接起來的自治多機器人智能系統,這個系統的主要特點是系統的單個動作和合作動作的并存。日本名古屋大學的Fukuda教授提出的CEBOT系統,每個機器人可以自主地運動,沒有全局的世界模型,整個系統沒有集中控制,可以根據任務和環境動態重構、可以具有學習和適應的群體智能,具有分布式的體系結構。美國學者K.Jin和G.Beni等研究了SWARM系統。SWARM系統是有大量自治機器人組成的分布式系統,其主要特點是機器人本身被認為無智能,它們在組成系統后,將表現出群體的智能。在國內已開發出在車輛擁擠時自行移動的全方位移動結構,還開發了使用帶有桶型自由輥的車輪,用3個傳動裝置驅動可自由地前后左右移動或旋轉的遞補結構。 我國群體機器人的研究相對于國外起步較晚,目前已逐漸引起人們的重視,上海交通大學,中國科學院,哈爾濱工業大學機器人研究所,東北大學等已先后開發出各種形式的群體機器人系統。
總體上說,國內外對群體機器人的研究已取得了令人矚目的進展,但與工業機器人相比,實用性尚有很大的差距,需要解決以下幾個方面的問題:
(1)如何使機器人個體之間相互通信和相互作用;
(2)如何在各機器人間表達、描述問題,分解和分配任務;
(3)如何保證機器人在行動中的行為協調一致;
(4)機器人彼此之間如何識別和解決沖突。
3 群體機器人系統未來主要研究方向
3.1 高度自動化的命令接口
目前,盡管機器人群體作為一個人工制造的智能群體,還處在比較初級的階段,但是作為一個復雜系統,已能實實在在地體現人類的智慧和人類社會的形態。但人們創造機器人的主要目的是利用機器人協助或代替人類從事不便、危險或無法完成的任務,這就決定了機器人遵從人的指令。因此機器人如何更有效的理解人類的意圖,讓人類更方便、有效的向機器人發號施令,將是未來很重要的一個研究方向。
3.2 機器人整體模型
機器人實際上是仿生學的產物。作為一個參與群體活動的個體,如何對其能力進行刻畫,也就是如何對機器人進行形式化描述,定義機器人整體模型,是評價和組成一個機器人系統的必要手段。
3.3 機器人社會學
機器人根據作用的不同存在很多不同的種類,就典型的軍用機器人來說,可分為航天、航空、地面、水下等多種類型。對于現代化戰爭,未來的戰場一定是立體化、全方位、人機混雜的形態,因此,各類具有自主能力的機器人群,在執行任務時將會是一個較為復雜的機器人社會。在某些無人參與的場合,這些機器人群體的協同工作,實際上形成了一個短暫的社會活動。如何使這個社會正常有序、經濟有效的運行,如何使不同類型的機器人構成合理的運行組織,并如何使受到破壞的組織迅速恢復,這將是機器人社會學研究的內容。而對于人機混合活動的人機社會學更是亟待深入研究發展的方向。