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研发新机遇 机器人智能要求大大提升

行业上下游中国仪表网2014年08月22日 10:33人气:5842

  【中国仪表网 行业上下游】一千个人心中有一千个哈姆雷特,而对于机器人的想象,可能就只有一个:像人一样聪明,但拥有超强能力。即使在致力于研究机器人和人工智能的科学家心中,这种看似科幻的想象也激发出他们新的梦想和热情。
  

  在今年的德国汉诺威信息技术展上,一家英国公司展示了其开发的“类人机器人”。
  
  不久前,浙江大学和中国科技大学分别在世界机器人比赛的不同项目中夺冠。跟形似机械臂等类型的工业机器人不同,这几款获奖机器人在智能上展现出更高水准,因而引发新的猜想:当人工智能再度崛起,神经科学、生物技术时有突破,机器人是否也寻找到了更接近人类智能的进化新路径?
  
  中国研究型机器人水平在世界靠前 
 
  足球机器人16毫秒作自主判断,服务机器人真实环境测试性能
  
  浙江大学研发的机器人,7月下旬在巴西举办的机器人世界杯上卫冕了足球比赛冠军。参赛“成员”都是大约15厘米高的圆柱形身材,但它们显示出的智能水平不低。一旦开场哨吹响,任何人都不能再触碰机器人,机器人完全是在场外一台计算机的全自主计算决策下自己来完成比赛。
  
  浙江大学智能系统与控制研究所机器人实验室主任熊蓉教授介绍,赛场上形势不断变化,战术的选择、球传给谁或射门的最佳站位,都依赖在线计算;而从全景摄像机采集信息到机器人作出反应,时间只有16毫秒——足球机器人的智能性由此可见。
  
  中科大则首次在机器人世界杯的服务机器人标准测试(也叫家庭机器人比赛)中获得最终排名第一。中科大机器人实验室主任陈小平教授介绍说,此次比赛通过10个标准测试全面检验各种个人服务机器人的整机性能。“这是目前国际上规模最大、系统性最强的服务机器人整机性能测评。所有测试都是在接近真实的室内环境甚至完全真实的环境中进行的。例如,在前几年的‘超市购物’测试中,要求机器人在完全陌生的真实超市中,从当场指定的5个物品中取回3个,这涉及环境建模、物体识别与操纵、人机对话等机器人核心技术。”
  
  “比赛成绩包含很多科技内涵。”陈小平说,如何评价机器人的各种能力包括智能水平,始终是一个重要而困难的问题。研究型机器人竞赛提供了一种横向比较的平台,名次可以在很大程度上说明相对水平。
  
  熊蓉认为,机器人大赛实际上是一个创新思维和技术能力碰撞的高端平台,驱动机器人在球场上夺冠的技术,同样可被推广应用到现代生活的方方面面。比如部分机器人技术在无人变电站巡检方面已进入实用。“机器人科技发展水平已经成为衡量一国科技创新能力的重要标志。”
  
  机器人的智能要求大大提升
  
  南极科考、深海调查、月球勘探都用机器人,混合智能机器人深度结合生物感认知能力与机器计算能力
  
  尽管电影《人工智能》中展现的具有人类智慧和感情的机器人还只存在于遥远的想象空间,但机器人一直是人类拓展自身能力的方向。世界发达国家都高度重视机器人研发。美国的研究实力最强,高水平团队和成果最多。日本在仿人机器人和家用机器人方面具有独特优势,已在许多场合实现应用。
  
  陈小平说,由于历史原因,我国机器人研究起步较晚,基础薄弱,但追赶速度令世界瞩目。10多年来,我国对专用服务机器人(又称特种机器人)研发投入较大,在水下机器人等领域取得了许多突破性进展。近年来,个人服务机器人领域的新突破,为我国发展中档家用服务机器人创造了条件。
  
  熊蓉认为,中国已经成功研制了用于南极科考、深海调查的机器人,像成功登月的月球车其实也是一种机器人。中国在工业机器人、医疗机器人、仿生机器人等方面开展了深入的研究,取得了一定成果。目前由于制造业发展需求,我国偏重工业机器人的发展,同时也会在智能机器人研发上加大力度。智能机器人应该具备像人一样的信息处理模式,能够感知信息、智能推理,同时也具有人的灵活性,其活动能力更强。
  
  “服务机器人的工作环境比工业机器人复杂得多,任务也复杂得多,所以智能化成为服务机器人最重要的要素之一。特别是个人服务机器人,不仅要能适应复杂多变的非结构化环境,而且要能理解用户的意图、为用户提供贴身服务乃至个性化服务,因而对智能的要求大大提升。”陈小平说。
  
  科学家还在开拓其它的智能机器人研制途径,比如混合智能机器人。在浙江大学,通过脑机接口技术,科研人员在大白鼠头上装了一个脑机接口部件,直接跟大白鼠大脑连接进行脑机通讯;一个针孔式摄像头,充当大白鼠的另一只眼睛。大白鼠“看”到的景象,会通过无线信号传给计算机;计算机会通过人工智能中的机器视觉技术,自动分析与识别图像中的物体,并根据大白鼠的当前状态,制定下一步运动策略,再经由无线信号传输给大白鼠。如此,本身视觉很弱也不懂“看图”的大白鼠,就能够像人一样“看懂”指示牌,并找到相应的目标物体。
  
  浙江大学计算机学院教授潘纲介绍,这一机器智能与生物自身智能融合的模式,被称为“混合智能”,成为人工智能一个新的发展方向。而将生物自身的感认知能力与机器的计算能力深度结合,有望产生超越现有系统的更强智能形态,从而为神经康复和动物机器人提供新研究思路。
  
  “机器人研发中,将生物体和机器混合,生物体将变得更强大,也弥补了机器的不足。比如动物机器人,对外部能源供给的需求通常很少。”潘纲说。时下风靡的许多机器人科幻电影,诸如《终结者》《钢铁侠》等都不乏类似的想象,将人和机器结合起来。
  
  新技术带来研发新机遇
  
  人工智能发展将提升机器人智能交互水平,机器人技术也不是相关技术的简单堆积
  
  机器人技术是综合尖端技术的汇集,十分复杂。“人工智能是软件部分,机器人本体则体现硬件水平。”潘纲说。就混合智能机器人研究领域的“脑—机”科学而言,需要神经科学、信息工程技术和医学等多个学科的交叉合作。
  
  不过,新研究的突破,有可能给机器人研究带来新的思路,甚至改变一些原有的想法。近年兴起的大数据、云计算和深度学习等新技术,极大地推动了人工智能的发展,也为机器人的研发创造了新条件和新机遇。
  
  “如何利用新机遇更好地发展机器人,是一个新课题。”陈小平认为,机器人是一个交叉性非常强的学科,邻近学科的新发展将或多或少地影响机器人的研发。例如,利用深度学习技术可以提高图像识别的性能,而图像识别与机器人的物体识别、人脸识别等有密不可分的关系。另一方面,机器人不是相关技术的简单堆积,邻近学科的成果往往不能简单地集成到机器人上。
  
  对侧重人工智能研究的科学家而言,智能机器人就是人工智能的一个载体,但这个载体到底是什么,或许并不重要。中国科学院自动化研究所研究员张文生认为,智能机器人的定位还是比较窄。
  
  潘纲在几年前就做过类似微软小冰的微博聊天机器人,这是一种虚拟的机器人,但也具有人工智能的特点:通过机器学习,像微软小冰这样的聊天机器人能够展现出较强的智能。而像谷歌大脑、百度大脑,以及苹果手机上的语音助手“希瑞”,都可以看成是这种虚拟的智能机器人。未来人们也许可以随身携带个性定制的“人工智能”,装到随处可见的“载体”上即可,比如智能手机、家用电器、汽车,甚至连枕头都可以成为智能的载体。
  
  熊蓉认为,计算设备将变得更加智能化、小型化;加上网络通信的发展,机器人可以更多地利用云计算技术,对本身设备的要求就会降低。机器人的形式会越来越多样化。人工智能的发展也将提高机器人的智能交互水平,能够和人更自然地对话,根据人脸的不同表情理解不同的含义。与此同时,机器人抽象认知的水平会更高,比如对“去厨房倒杯水”这样的指令,它不会走错到客厅,而且能在不同的房子里“辨认”出什么样的房间才是厨房。
  
  “可以想象,未来机器人一定会具有非常高的智能水平,可以在很多方面超过人类。但机器人智能发展的总体趋势是与人类愈加接近、亲近,而不是对抗。”陈小平说。
(本文来源:人民日报转载请注明出处
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