文 李培根

機器人1.0時代和2.0時代我們已經(jīng)經(jīng)歷了，現(xiàn)在處于機器人3.0的時代，包括現(xiàn)在講人機協(xié)作等，都屬于機器人3.0時代的產(chǎn)物。而我們即將進入機器人4.0時代，將在包括自主學(xué)習(xí)、場景自適應(yīng)、知識圖譜應(yīng)用等方面拓展更多可能。

機器人4.0

機器人4.0時代是需要數(shù)字孿生的，機器人數(shù)字孿生可以與物理實體機器人在數(shù)字虛擬空間和物理實體空間實現(xiàn)雙向映射、動態(tài)交互和實時連接。它要體現(xiàn)閉環(huán)性——感知、認知、決策、執(zhí)行的閉環(huán)控制。共生體現(xiàn)在機器人設(shè)計開發(fā)階段，也體現(xiàn)在機器人運行階段，就是數(shù)字孿生結(jié)合機器人實體相互影響。

場景數(shù)字孿生需要多模態(tài)感知融合、自適應(yīng)交互，在開放環(huán)境自主移動機器人要避障、交互、操作，需要很多傳感器，大部分數(shù)據(jù)在時間同步的前提下進行傳感，需要調(diào)用不同復(fù)雜度算法模塊，包括硬件系統(tǒng)、邊緣計算都會用上。

機器人4.0時代還會用到知識圖譜的技術(shù)。我們知道知識圖譜也是人工智能里重要的技術(shù)，機器人知識圖譜應(yīng)用和一般百科知識類知識圖譜有些不一樣。簡單地講，時空之間的關(guān)系要和時間聯(lián)系在一起，以前它不需要和時間緊密聯(lián)系起來，機器人應(yīng)用不一樣，需要記錄環(huán)境里不同時間人和物發(fā)生事件等相關(guān)信息，這一點需要我們注意。

現(xiàn)在開始談?wù)摰脑苹瘷C器人，它也叫云端機器人。云端機器人簡單講是大腦在云端——好處是什么呢？信息和機器供給，云端大腦可以控制很多機器人，可以匯集來自所有連接機器人的視覺、語音等各種信息。再就是平衡復(fù)雜計算，因為大腦在云端可以降低機器人本體硬件需求，否則計算都在機器人本體，對硬件要求更高。還有系統(tǒng)合作，我們可以設(shè)想在大工地上，把未來智能工程機械看成機器人，不同類型的工程機械一起協(xié)同合作，只有云端大腦才能夠更有效地統(tǒng)一調(diào)度控制它們。它的好處是機器人借助云端大腦可以獨立于本體持續(xù)升級，可以說智能發(fā)展、軟件升級。

云端機器人需要一個操作系統(tǒng)，谷歌手機、安卓和蘋果都有操作系統(tǒng)，以后云端機器人也需要操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在海寶機器人公司做的海睿OX就是云端機器人操作系統(tǒng)，這個平臺部署了人工增強和智能機器學(xué)習(xí)算法等。這個平臺強調(diào)開源開放，供開發(fā)者在門戶共享資源，包括物理世界場景、數(shù)據(jù)模型、機器人孿生模型、人工智能算法等。有了開發(fā)者生態(tài)，對于云端機器人商業(yè)發(fā)展是非常有好處的。

還有支持人機交互平臺。2020年年底，斯坦福大學(xué)李飛飛課題組推出一種全新模擬環(huán)境叫iGibson，可以為大型交互場景交付任務(wù)開發(fā)機器人解決方案，實現(xiàn)機器人可交互性操作。它可以提供超過12000種額外交互場景，總而言之這一平臺為機器人特定應(yīng)用提供了很好的基礎(chǔ)平臺。

英特爾中國研究院提出面向機器人4.0時代的HERO系統(tǒng)平臺，包括機器人3.0、機器人4.0，用戶的特定應(yīng)用都可以利用這個平臺。機器人4.0部分更多支持自適應(yīng)場景和持續(xù)學(xué)習(xí)，包括知識圖譜，可以針對特定應(yīng)用領(lǐng)域擴展相關(guān)領(lǐng)域通用知識圖譜。

機器和人相互之間智能增強

從20世紀60年代起，人們開始關(guān)注生物和技術(shù)交織在一起的生命體，有人把它稱為賽博格，有學(xué)者認為人能夠把所有技術(shù)都用于知識和拓展的構(gòu)造體。我們現(xiàn)在有兩種類型軀體可以選擇，一種是真實的軀體，是通過體內(nèi)液體流動與真實世界相連，再是虛擬軀體，通過電子流動與世界相連。

我們通常講“AI”，還有一種是“IA”，就是智能增強，IA強調(diào)借助機器加強或者拓展人類智能，而不是完全取代人類的能力。這一點非常重要，是人和機器和諧共處，智能增加人類有效掌控機器，讓機器為人類服務(wù)。機器干機器該干的活，人干人該干的事。

這里一個例子是機器人在做裝配工作，工人操作手柄，機器人動作感知有視覺、觸覺等，通過手柄可以實時反饋，操作者根據(jù)反饋實現(xiàn)裝配過程精準控制。根據(jù)機器人智能程度的增加，機器和人能力相互增強，機器人可以在人不斷操作實踐中進一步學(xué)習(xí)，所以機器人變得越來越聰明，機器人幫助工人更好地裝配機器等，二者相互增強能力。

在機器人公司，他們搭建一個云端機器人人機結(jié)合的系統(tǒng)，這里有一個機器人訓(xùn)練師平臺，可以實現(xiàn)機器人人工增強訓(xùn)練和智能增長。人不斷提高機器人智能，可以使感知增強，機器人的某些特定感知能力甚至超過人的能力。但是話說回來，又不可能全面超過人的感知能力，人有相近的知識和常識能夠快速識別一些東西，可以彌補機器人能力的不足。以機器人為載體，在獲得融合感知數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人可以輔助AI進行認知增強，包括行為增強。

能力牽引物理機器，可以通過強化學(xué)習(xí)進行訓(xùn)練，不斷地提高機器人的智能。我們仔細想一想，人類在某一個特定環(huán)境中與外界的交互方式，這是人類學(xué)習(xí)各種技能的方法，機器人也是如此，它在某一種環(huán)節(jié)里通過交互，從而提升自身能力。我們在設(shè)計智能機器人的時候，一個很重要的考慮是怎么通過數(shù)字孿生智能體虛實結(jié)合，把能力牽引到物理機器人上。

在智能時代，工人、技師等并非無所作為，因為人的介入，怎么使智能系統(tǒng)智能增強？因為機器智能，怎么使人的能力增強？這是我們需要考慮的。

我覺得一個很重要的問題，隨著智能機器人技術(shù)的發(fā)展，它可以延伸人的存在，這是物理機器人和特定人的融合。機器人融合某個人的意識，機器人感知也可以成為某個人的感知。在工業(yè)環(huán)境中間，某些場合下這種應(yīng)用也是非常需要的，我們可以設(shè)想類似于當(dāng)年福島核電站事故，在那種場合下假如融合人意識的機器人在那里工作的話，會不會是另外一種場景？

生活中，機器人作為替身發(fā)揮作用也是非常有意義的。老年人、殘障人士想外出旅行，假如機器人替身可以實現(xiàn)他們出去旅行一樣，這意味著人存在的延伸。

這幾年大家注意到元宇宙的概念，以后機器人元宇宙也是需要關(guān)注的。元宇宙相當(dāng)于是實體互聯(lián)網(wǎng)，就是人不僅可以在其中看內(nèi)容，還能夠置身其中，元宇宙也可以包含機器人。從工業(yè)應(yīng)用來講，未來制造物理空間、設(shè)計者構(gòu)思空間，這些都可以映射到數(shù)字與物理交織、虛擬與現(xiàn)實融合的“一虛一實”制造元宇宙中，目的是通過制造元宇宙，未來能夠使物理的制造活動更有序、更優(yōu)化。

有一個問題是智能機器人研究者需要注意的，智能機器人當(dāng)然要替代人的很多技能，不光是體力，還包括腦力等。有一個波拉尼悖論，認為人類掌握的技能和知識遠遠超過人類所能表達的內(nèi)容。很簡單的舉例是騎自行車，一般人都會騎自行車，但是你怎么把騎自行車說得很清楚，或者我要教給一個不會騎自行車的人騎自行車，通過語言或者書面表達、口頭表達不大可能，我們表達不出來，越是底層本能性的技能，越難以進行編程和模擬。

計算科學(xué)有莫拉維克悖論，需要推理能力越高的工作，比如下棋模擬，需要的算力反而少一些，一些下意識行為，比如行走、視覺等，這個模擬需要巨大的算力，這里有一個問題我們需要思考——可智能化。是不是我們只要想進行就一定可智能化？實際上我前面講人和機器人相互增強能力，未來我們思考問題的時候還要考慮到算力，包括以后還要考慮低碳的需求等，不能夠一味地考慮完全替代人。

機器人智能平臺以后走向開放環(huán)境，包括機器人數(shù)字孿生、人和機器人協(xié)同、人和機器人怎么相互增強能力，這是非常重要的，可智能化也是值得我們思考的。未來人存在延伸，和人交織在一起的機器人是不是一種新的生命體？它有可能存在于元宇宙中間，這是未來的遠景。