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機器人走進智慧時代

  • 發佈時間:2014-11-07 06:06:22  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  你了解機器人嗎?你用過機器人嗎?請跟隨《經濟日報》記者的腳步,走進中國科學院自動化研究所,看看智慧時代的機器人究竟是哪般模樣?

  □ 在科技工作者的眼裏,機器人的範疇十分廣泛,它甚至可以沒有實體外形,只是一段電子編碼。

  “專心致志”為大眾服務

  什麼是機器人?

  在普羅大眾心目中,機器人就是電影電視中那種有著倣人外形和一定智慧的機械裝置。在前衛青年眼裏,機器人外形不必像人,只要它能幹活,哪怕長得像個圓盤呢,也可以買回家替自己掃地。在工人眼裏,機器人是可能代替自己工作崗位的那支巨大的機械手,它不知疲倦不收加班費,是一個“勤奮”的勞模。

  但在科技工作者的眼裏,機器人的範疇十分廣泛,它甚至可以沒有實體外形,只是一段電子編碼。

  “機器人可以分為軟、硬兩大類。”自動化所重大項目處處長郝銀星説,硬機器人是有實體的執行機構,可以替代人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業,或是危險、惡劣環境下的作業,廣泛應用於傳統製造業,如採礦、冶金、石油、化學、船舶等領域。而軟機器人則基於大數據與智慧交互系統,它可以作為虛擬機器人在各類網路平臺上充當客服,也可以是一款手機上就能下載的智慧軟體,甚至可以在安保工作中大顯神通。

  “如果把錄影機看作人的眼睛,那麼智慧視頻監控系統則可以看作人的大腦。”模式識別國家重點實驗室科研人員張俊格説,實驗室研發的智慧視頻監控技術,可以從視頻中的海量數據進行高速分析,識別監控畫面中的異常情況,並及時發出警報。這個技術曾經幫助北京城鐵13號線解決了電纜線屢被盜割的難題。

  國內首款基於雲計算的中英文口語翻譯軟體“紫冬口譯”,也屬於“軟”機器人。“紫冬是自動的諧音。它整合了我們自動化所的語音翻譯、語音識別和語音合成三大技術,即使是中英文零基礎的用戶,也可以通過軟體實現中英文口語的自由交流,在網路條件較好的情況下,基本達到同聲翻譯水準。”科研人員陳煒介紹説,研究組目前正在開發中日、中法的雙向翻譯功能。該軟體自2012年7月上線以來,已有用戶量超100萬,口語翻譯訪問請求次數超千萬次,已進行1000萬元技術授權。

  利用在語音和圖像大數據的深度機器學習和模式識別方面處於國內領先地位的優勢,中科院自動化所已經和淘寶建立了聯合實驗室,發佈了手機淘寶客戶端應用,識別率高達93%。“淘寶的天貓盒子,客服機器人,主要技術都是我們提供的。”陳煒得意地説。

  早在2012年,馬雲曾對外公開宣佈,要實現淘寶客服人員年底減半。支撐這一目標的達成就有賴於被稱為“智慧淘小二”的淘寶智慧客服機器人在淘寶業務的大量應用。只要開啟全自動應答模式,機器人就能智慧分析客戶聊天內容,自動與客戶溝通並完成整個接單服務過程。去年的“雙11”結束之後,淘寶智慧機器人團隊對使用商家做了一次回訪調研,統計發現,使用智慧客服機器人的天貓賣家平均每家可節約28個客服人員。

  看,機器人距離我們並不遙遠,在不知不覺中,喜歡淘寶的你,很可能已經使用過機器人服務了。

  □ 不論是軟機器人,還是硬機器人,不論是為大眾服務的機器人,還是僅僅用於前沿探索的機器人,隨著當前高端技術的進展,提高“智商”都成為各類機器人的首要任務。

  提高“智商”是首要任務

  最初,人們研製出機器人,是為了用以代替人們去完成那些單調、枯燥或是危險的工作。現在,機器人不僅能代替人們完成某些工作,還能完成人類難以完成的許多工作。

  手術導航機器人就是這樣一個本領高超的傢夥。由自動化所成功研製的國內首臺乳腺癌早期臨床檢測設備——光學分子影像手術導航機器人,將分子影像方法應用於臨床手術中,可對腫瘤進行精確定位,在術中客觀的顯示腫瘤邊界資訊,為臨床醫生手術治療提供有效的幫助。過去,醫生通常憑藉主觀經驗對腫瘤組織進行切除,少切會造成復發,多切又會對患者造成傷害。有了這種手術導航機器人,醫生就可以進行精確判斷,縮短了手術時間,改進了手術的方法,大幅度減少人為失誤。

  “現在這種手術導航機器人已經在國內的7家醫院做臨床實驗,累積病人超過200例。病人可以在創傷面最小的情況下進行腫瘤切除,效果非常好。”研究人員王坤説,圍繞這種機器人,研究所已經形成60多項國內授權專利,其核心的數學模型和軟體演算法還申請到了美國的專利。

  像這樣的例子還有很多。

  比如記者在自動化所還看到一款微創血管介入手術機器人,這款機器人融合了機器人、電腦控制和圖像導航方面的技術,醫生可以遠端電腦操控機器人完成心臟冠脈搭橋等血管介入手術。

  “它至少有兩大好處。”科研人員謝曉亮介紹,“一是縮短醫生培訓時間和手術時間。傳統的方法,就算是醫術很高的醫生做手術,也有可能捅破血管。用機器人就不會,又快又準。二是保護醫生的健康。在傳統的微創血管介入手術中,介入醫生需站在手術臺旁根據實時X射線血管造影圖像定位並操作血管內的介入器械,X射線對醫生累積輻射傷害大。而用手術機器人,醫生可以隔室或遠端完成血管介入手術流程,能夠減低X射線對醫生輻射、提高手術精準度。”

  這款機器人的後期産業化工作正在進行中,預計明年就能進行人體臨床試驗。

  再比如,自動化所還研發出一種機器人智慧裝備——多機器人協同艦船自動對接系統。“船體對接機器人對準精度高,相對誤差小于萬分之一。速度也快,以前工人對接要花3天,現在機器人對接只需要花半小時。”郝銀星説。

  當然,機器人還有更多的地方不如人類,比如學習能力、分析判斷能力、低耗能的思考能力等。這些不足之處,就是機器人的研究者們需要解決的難題。

  事實上,不管是軟機器人還是硬機器人,不管是為大眾服務的機器人,還是僅僅用於前沿探索的機器人,隨著當前高端技術的進展,提高“智商”都成為各類機器人的首要任務。

  “機器人創新發展的著眼點在智慧化,智慧技術是實現我國機器人産業彎道超車的突破口。”自動化所副所長王小明説,“建立在精密泛在感知、海量智慧處理以及精確決策控制之上的智慧技術將成為自動化領域下一代核心競爭力之所在。”

  □ “現在的人工智慧機器人能看、聽、説、想、動,但不能像人腦一樣將這些智慧行為進行很好地協同,而人腦可以高度協同各種認知能力,未來機器人需要一個高度協同的類人大腦。”

  搶佔智慧機器人制高點

  機器人集機械、電子、控制、電腦、感測器、人工智慧等多學科先進技術于一體,其中,人工智慧處於機器人研發的最頂端,而智慧化的制高點就是類人腦智慧。

  自動化所類人腦工程總體部科研人員曾毅這樣解釋人工智慧與機器人的關係:“人工智慧是機器人技術的科學基礎。簡單地説,人工智慧就是讓機器人會看、會聽説、能學、能想、能動。看是視覺感知,聽説是自然語言處理與理解,學是模式識別與機器學習,想是掌握一定的知識並具有推理能力。現在的人工智慧機器人能看、聽説、想、動,但不能像人腦一樣將這些智慧行為進行很好地協同,而人腦可以高度協同各種認知能力,未來機器人需要一個高度協同的類人大腦。”

  未來的人工智慧的發展趨勢是類腦智慧。類腦資訊與計算理論將變革“死計算”、“不靈活的計算”,取而代之的是具有“活計算”特點的全新計算能力。

  曾毅用一個玩小遊戲的機器人軟體來解釋類腦智慧與傳統電腦演算法的區別。這是一個名為飛揚的小鳥(flappy bird)的小遊戲,遊戲規則很簡單,一隻小鳥飛呀飛,需要不斷地鑽過兩個水管柱子之間的空隙。記者看到,機器人軟體在玩這個小遊戲時,開始屢屢碰壁,七八次以後就越玩越好,鑽過的水管柱子數量逐漸增多。“這是機器人大腦自我學習的結果,這個遊戲背後是一個多腦區協同工作的模擬大腦。開始它不會玩,然後它會從失敗中總結經驗。如果是死計算,那就直接取空隙中點飛過去了,不會有這個碰壁然後學習的過程。”

  要學習人類大腦,自然要先了解人類大腦。目前,人類對腦區尺度的腦網路研究取得了較大進展,但關於“包括1000億量級神經元的人腦到底是如何思考的”這個科學問題的探索還有很長的路要走。曾毅介紹了自動化所雄心勃勃的類人腦工程研究計劃:“現代科學的發展,已經可以讓機器人與人工智慧的研究從行為模擬,進步到對腦神經元的模擬上,至此人工智慧研究將不再是猜測人腦是如何工作的。我們要從單個神經元的形態、活動的模擬開始,逐步構建神經微環路、腦區、直至全腦的模擬。我們希望做一個腦模擬系統,使機器真正能夠像人一樣具有高度協同的感知、思維、動作等能力。”

  在腦微觀尺度模擬方面,中科院自動化所目前已經建立了小貓視覺神經網路模擬系統、小鼠記憶模擬系統等。

  類腦智慧的發展基礎,不僅有對人類大腦的了解和模擬,也跟現代網際網路技術的發展密切相關。2010年後因為網際網路的發展,大規模知識圖譜火起來了。當數以億計的知識結合在一起,就形成了大規模知識圖譜。有了大規模的知識,不再是簡單查詢,可以形成基於大規模知識圖譜的語言理解。過去所有的知識都是人來編寫,而2012年後,谷歌、百度、搜狗等多款搜索引擎,都可以幫助用戶從資訊中提取知識、運用知識解決問題。這是知識工程,特別是語言自動處理、理解理論與技術高速發展的結果。

  中科院自動化研究所從2007年開始,承擔國家863項目——跨媒體搜索關鍵技術研究及服務産品開發,建立了便於計算的語義網知識庫和概念本體知識庫,實現知識庫的自動構建與更新。

  能學習思考,甚至擁有情感的機器人也許只是科幻片中的主角,但其背後的數據分析與處理工具已不再是遙不可及的技能。如今,網際網路已經進入智慧化時代,能夠識別我們提供的詞彙、句子、語音、圖片,不遠的將來,曾毅的願望或許將變成現實:“要讓每個家庭都擁有至少一台有大腦、會思考的機器人。”

  圖片説明:

  ①上肢康復機器人用遊戲幫助人們進行上肢康復訓練。

  ②會打乒乓球的機器人,讓人忍不住躍躍欲試。

  ③會玩魔方的機器人每次表演都吸引小朋友們圍觀。

  圖片説明:

  ④智慧小汽車遇障急停,小朋友們玩得不亦樂乎。

  ⑤王坤向記者介紹手術導航機器人的工作原理。

  ⑥助老智慧機器人可以識別7種日常動作和手勢,替老人服務。

  本報記者 佘惠敏攝

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