隨著計(jì)算能力的不斷提升，人工智能相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，與之相伴的是機(jī)器人的智能化水平日益提高。在未來(lái)，如何讓技術(shù)更好地服務(wù)于人類，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人“與人共融”？南開(kāi)大學(xué)機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所所長(zhǎng)劉景泰站在學(xué)術(shù)角度，展開(kāi)了深入解讀。

四大研究方向

南開(kāi)大學(xué)機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所的前身是成立于1985 年的人工智能與控制理論研究室。1986年，南開(kāi)大學(xué)成立了人工智能與機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)三十多年的工作積累與努力創(chuàng)新，在機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)的研究上，南開(kāi)大學(xué)機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所己經(jīng)在全國(guó)有相當(dāng)影響，進(jìn)入了國(guó)內(nèi)先進(jìn)行列。

目前，南開(kāi)大學(xué)機(jī)器人研究所有四大研究方向：先進(jìn)機(jī)器人與智能系統(tǒng)、微納技術(shù)研究及應(yīng)用、機(jī)器人化現(xiàn)代物流體系以及復(fù)雜系統(tǒng)建模和智能控制。

先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)

從工業(yè)機(jī)器人到多智能體研究，從醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人到家庭服務(wù)機(jī)器人、康復(fù)輔助機(jī)器人等，我們的研究成果顯著。我們尤其在醫(yī)療康復(fù)上面做的研究更多一些。

對(duì)新一代機(jī)器人，有一個(gè)很重要的提法叫“人機(jī)共融”?！叭藱C(jī)共融” 的家庭服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu)主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵：引入云技術(shù)的家庭服務(wù)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)；基于ROS的實(shí)時(shí)家庭信息中心平臺(tái)；基于ROS的家庭服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與管理平臺(tái)；面向家庭服務(wù)的一體化可變形臂；多種人機(jī)交互模式。

云機(jī)器人將使機(jī)器人大幅度瘦身，機(jī)器人本體成為智能執(zhí)行端。云機(jī)器人體現(xiàn)了機(jī)器人技術(shù)集成創(chuàng)新的本質(zhì)屬性。機(jī)器人技術(shù)不是一個(gè)核心技術(shù)，而是若干個(gè)核心技術(shù)合在一起的集成創(chuàng)新。這種以家庭信息中心為核心的家庭服務(wù)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)利用大數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)帶來(lái)的變革，將復(fù)雜的計(jì)算上傳到云端執(zhí)行。同時(shí)，機(jī)器人之間和機(jī)器人與所處的環(huán)境之間進(jìn)行信息和資源共享。此外，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是，無(wú)論是服務(wù)機(jī)器人，還是其他未來(lái)的智能機(jī)器人，它都應(yīng)該促成開(kāi)發(fā)者共享開(kāi)源代碼與使用者共享應(yīng)用級(jí)代碼。實(shí)際上，當(dāng)機(jī)器人今后真正進(jìn)入到千家萬(wàn)戶，就會(huì)以用戶為王。用戶在使用機(jī)器人時(shí)會(huì)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行一些動(dòng)作，我們把這個(gè)動(dòng)作叫做應(yīng)用級(jí)代碼。這級(jí)代碼非常寶貴，而且它需要有一個(gè)市場(chǎng)化的機(jī)制。

微納系統(tǒng)的控制與仿真

我們對(duì)微納方面的研究，包括：面向生命科學(xué)原位顯微分析與操作；面向生命科學(xué)的高靈敏度微納檢測(cè)；基于AFM納米操作系統(tǒng)與控制方法；MEMS設(shè)計(jì)、仿真與制造；超精密納米定位系統(tǒng)等。

對(duì)于面向生物醫(yī)學(xué)微操作，研究所曾獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。南開(kāi)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器人微操作技術(shù)成功地獲得一批克隆豬，是世界首例。整個(gè)操作過(guò)程是機(jī)器人化的。機(jī)器人化的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在進(jìn)行批量細(xì)胞核移植時(shí)減小對(duì)細(xì)胞的傷害。此外，在MEMS設(shè)計(jì)、仿真與制造，以及基于AFM納米操作系統(tǒng)等方面，我們的技術(shù)積累也很深厚。

復(fù)雜系統(tǒng)控制理論與技術(shù)

混沌系統(tǒng)理論及應(yīng)用，復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)和基于多智能體的復(fù)雜系統(tǒng)建模與控制等體現(xiàn)了南開(kāi)大學(xué)在控制理論上的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，即邏輯動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模分析與控制；非線性系統(tǒng)觀測(cè)與自抗擾控制；基于熵的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的度量；隨機(jī)系統(tǒng)的建模分析與控制；群體動(dòng)力學(xué)分析與控制。

機(jī)器人化現(xiàn)代物流系統(tǒng)

我們?cè)跈C(jī)器人吊車方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)新型飛行器制導(dǎo)與優(yōu)化控制得到深入應(yīng)用。此外，我們?cè)诂F(xiàn)代物流系統(tǒng)工程與優(yōu)化管理技術(shù)上的研究取得了如下成果：具有補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)低速不連續(xù)動(dòng)力學(xué)特性的自抗擾控制；現(xiàn)代物流系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)度；物流與供應(yīng)鏈管理；機(jī)器人化自動(dòng)吊車技術(shù)的集成示范應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化；欠驅(qū)動(dòng)機(jī)電系統(tǒng)先進(jìn)控制。

新一代人工智能與新一代機(jī)器人

融合趨勢(shì)

近年，人工智能在國(guó)內(nèi)外熱度持續(xù)上升?！禡IT Technology Review》雜志在2017年年底刊發(fā)了人工智能特刊，特刊包含30多篇人工智能領(lǐng)域的研究報(bào)道。其中一篇文章表示，AI的發(fā)展從科學(xué)或者從技術(shù)的角度上來(lái)講其實(shí)并沒(méi)有什么突破，當(dāng)前AI發(fā)展仍然是基于30年前的反向傳播算法。它這個(gè)核心觀點(diǎn)是，真正的智能還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。作者Geoffrey Hinton希望未來(lái)我們能夠搭建一個(gè)連接計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)的橋梁，這個(gè)需要足夠的耐心去做一些很基礎(chǔ)性的研究。

國(guó)外雜志在談人工智能的時(shí)候經(jīng)常會(huì)提及印度的情況，因?yàn)槿斯ぶ悄軐?duì)印度影響很大。技術(shù)外包是過(guò)去30年來(lái)印度唯一可靠的就業(yè)創(chuàng)造者。現(xiàn)在人工智能威脅要消滅這些收益，印度國(guó)內(nèi)的很多工作可能會(huì)由于人工智能而消失。IT及其業(yè)務(wù)外包產(chǎn)業(yè)為印度創(chuàng)造大量的稅收和就業(yè)，然而其中很多工作將被AI取代。兩三年前印度IT還能夠每年招聘40萬(wàn)人，如今這個(gè)數(shù)字已經(jīng)縮減到14萬(wàn)-16萬(wàn)。預(yù)計(jì)到2021年，印度將減少48萬(wàn)工作崗位。

雜志文章在講完人工智能對(duì)印度影響之后，又大篇幅講了中國(guó)。其中刊登了一篇中文版本題目為《中國(guó)人工智能的崛起》的文章。文章探討為什么中國(guó)的人工智能會(huì)崛起呢？它給出的答案是，中國(guó)有寬松的政策，2017年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》；中國(guó)有海量的數(shù)據(jù)，比如說(shuō)美團(tuán)、今日頭條、淘寶的數(shù)據(jù)；中國(guó)有大量的人才，比如百度、騰訊AI Lab、阿里達(dá)摩院的人才。而關(guān)于人才，文章還說(shuō)了這樣一句話：人工智能最好的人才是在美國(guó)，而數(shù)量很多的好的人才在中國(guó)。文章最后的結(jié)論就是“人工智能的故鄉(xiāng)在西方，但是成長(zhǎng)的溫床在中國(guó)。”

“人工智能”（Artificial Intelligence）這個(gè)詞是在1956年誕生的。但這并不意味著和人工智能研究相關(guān)的內(nèi)容是從1956年開(kāi)始出現(xiàn)的。像“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“專家系統(tǒng)”這些概念在上世紀(jì)四十年代的時(shí)候就已經(jīng)有了。人工智能的研究過(guò)程幾經(jīng)起伏，呈波浪式地前進(jìn)。起初它是和計(jì)算能力相關(guān)的，而現(xiàn)在人工智能熱潮的興起是由于大數(shù)據(jù)時(shí)代使數(shù)據(jù)需求得到了滿足。

中國(guó)已經(jīng)把人工智能上升為國(guó)家戰(zhàn)略，并且提出人工智能2.0，布局基于重大變化的信息新環(huán)境和發(fā)展新目標(biāo)的新一代人工智能。人工智能2.0有三個(gè)方面：1. 基于互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和網(wǎng)上社區(qū)等信息新環(huán)境；2. 針對(duì)智能城市、智能經(jīng)濟(jì)、智能制造、智能醫(yī)療、智能家居、智能駕駛等智能化新需求，如打造“天津智港”；3. 著力發(fā)展大數(shù)據(jù)智能、群體智能、跨媒體智能、人機(jī)混合增強(qiáng)智能和自主智能等AI2.0新技術(shù)。

而新一代機(jī)器人和很多東西都要掛接，尤其是和智能制造掛接。智能制造順應(yīng)了以新一代人工智能為代表的新技術(shù)革命的內(nèi)在規(guī)律。但是智能制造在國(guó)際上尚無(wú)嚴(yán)格的公認(rèn)的定義。目前比較通行的一種定義是：智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人類專家的制造智能活動(dòng)。而智能制造系統(tǒng)是指由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)+智能制造是以體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造為主線的，能夠促進(jìn)信息化和工業(yè)化的深度融合。在此背景下，互聯(lián)網(wǎng)+智能制造怎么加？就要具體聚焦兩大技術(shù)前沿的融合趨勢(shì)：新一代人工智能技術(shù)+新一代機(jī)器人技術(shù)。機(jī)器人的智能發(fā)育是其中目前主導(dǎo)的部分。機(jī)器人的智能發(fā)育，是指機(jī)器人利用其自身所具備的感知能力，在其與環(huán)境以及操作者的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交互過(guò)程中，增量式、漸進(jìn)地提升其自身自主行為能力的過(guò)程。與傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法相比，智能發(fā)育需要具有以下特點(diǎn)使之更適合于機(jī)器人的智能獲取與提升：1.具有類人的、無(wú)需大樣本的學(xué)習(xí)模式；2.能夠適應(yīng)動(dòng)態(tài)、不確定環(huán)境和非特定使命：3.具備長(zhǎng)期、增量式的經(jīng)驗(yàn)積累能力；4.可以融合人的智能，充分融合“人的智能性”和“機(jī)器人的自主性”，實(shí)現(xiàn)二者的高效協(xié)同。

新一代機(jī)器人也面臨著一個(gè)共性挑戰(zhàn)，那就是“與人共融”。為了解決這一問(wèn)題，首先要體現(xiàn)本質(zhì)安全的人機(jī)緊密協(xié)作。同時(shí)，云技術(shù)在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的最新進(jìn)展可以提供一些幫助。然后在人機(jī)共融環(huán)境下進(jìn)行機(jī)器人環(huán)境感知與行為優(yōu)化。

下一代人工智能與人類的未來(lái)

“勞動(dòng)創(chuàng)造了人，人發(fā)明了工具、機(jī)器和機(jī)器人”，其中要傳達(dá)的一個(gè)信息，就是人在這個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵地位。很多東西，工具也好，機(jī)器和機(jī)器人也好，都是人發(fā)明出來(lái)的。

“勞動(dòng)創(chuàng)造了人”，其本質(zhì)含義是指勞動(dòng)這樣一種人與自然相互作用的實(shí)踐活動(dòng)促進(jìn)了人的智能發(fā)育。人們總說(shuō)，人工智能是把人解放出來(lái)，但如果人不是天天勞動(dòng)的話，就停止進(jìn)化了，在不斷地與勞動(dòng)對(duì)接中，人的智能才會(huì)提升。而“機(jī)器人的智能發(fā)育”本質(zhì)上是在人的指導(dǎo)下，通過(guò)多領(lǐng)域大量應(yīng)用，機(jī)器人“智能”程度不斷提升的過(guò)程。類比于勞動(dòng)對(duì)創(chuàng)造人的重要性，不斷涌現(xiàn)的形形色色的機(jī)器人應(yīng)用和隨之帶來(lái)的各類問(wèn)題與挑戰(zhàn)，這才是機(jī)器人智能發(fā)育的根本動(dòng)力。機(jī)器人應(yīng)用特別重要，也亟須落地。

（本文根據(jù)“2018雷克大會(huì)”現(xiàn)場(chǎng)速記整理而成，經(jīng)本人審閱刊發(fā)。）