谁打开了机器人时代的大门

杨涤非

目前计算机科学与人工智能实验室所在的大楼

进入21世纪以来，人工智能一直是科学前沿的研究热点。前不久，以“通向机器人时代的大门”为主题的国际机器人学术大会在德国召开，机器人技术与人工智能的发展又一次成为大家关注的焦点。人工智能的快速发展，其根本动力来自世界各地无数研究机构，其中最引人注目的实验室来自美国，它就是麻省理工学院的计算机科学与人工智能实验室。

麻省理工学院曾被评为全美最难进的大学，作为全美顶尖的名校，它也是全球理工科精英的荟萃之地。该校的计算机科学与人工智能实验室，是当今世界计算机科学与人工智能研究领域中最为庞大的研究团队，汇集了超过800名优秀的科研人才，其中包括约20名美国国家科学院院士、百余名教授。该实验室也是计算机和人工智能科学的发源地，可以说，正是它推开了机器人时代的大门。目前，这个实验室的研究方向已经极为广泛，涵盖了计算机科学与电气工程、数学、脑科学与认知科学、航空航天、海洋工程、生物工程、健康科学等多种交叉学科。

从微分分析器到人工智能

人工智能是计算机科学的分支，麻省理工学院的计算科学研究始于20世纪30年代。1930年，曾领导过“曼哈顿工程”的著名科学家万尼瓦尔·布什，开始了微分分析器研究。当时，布什在麻省理工学院担任电子工程学教授，他和一个研究小组共同设计出能够求解微分方程的“微分分析机”，造出世界上首台模拟电子计算机。这种分析器是早期的机械模拟计算机，可用于求解常微分方程的数值解。这一开创性工作为数字计算机的诞生扫清了道路。在此期间，美国数学家、信息论的创始人克劳德·香农开始了电子布尔代数研究。这都为后来计算机科学的发展奠定了基础。

计算机科学在后来的30余年里迅速发展，1946年发明的电子计算机，大大促进了科学技术的进步，计算机科学引领科学前沿的时代渐渐拉开帷幕。1963年7月1日，这一天格外值得铭记，因为 MAC项目（即数学与计算项目）在美国“高等研究计划局”的资助下正式启动。为什么MAC项目如此重要？这是因为，MAC项目完成了计算机操作系统、人工智能研究以及计算理论方面的开创性工作。这个里程碑项目的负责人也与麻省理工学院渊源颇深，他就是原麻省理工学院电子研究实验室的罗伯特·马里奥·法诺。

其实，麻省理工学院的人工智能研究活动最初始于1959年，由一小群对此颇有兴趣的学校教员、系统工程师和学生以小组的形式发起并组织的。到了1963年，这个研究小组加入了MAC项目。在MAC项目最初开始进行的一段时间里，人工智能研究小组负责了项目中非常重要的一部分工作，并且因此得到了大约三分之一的项目经费的支持。不过，由于所担负的科研任务以及文化氛围的差异等方面的原因，人工智能研究小组和MAC项目的其他研究成员从未完全融为一体过。直到1970年，他们之间的关系还是仅仅止于为数不多的合作。同年，麻省理工学院的人工智能实验室成立了，许多前人工智能研究小组的成员离开并加入了新的人工智能实验室，其余大部分的MAC项目组成员则组建了计算机科学实验室。有许多才华横溢的科研人员相继加盟人工智能实验室，其中包括天才程序员理查德·马修·斯托曼。

“强强联合”推动互联网时代

理查德·马修·斯托曼

2003年7月1日，也就是MAC项目40周年纪念日的时候，两个曾经因无法合作“从合到分”的实验室——计算机科学实验室与人工智能实验室，终于还是“分久必合”，麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室正式成立。这次合并也创造出了当时全球规模最大的校园实验室。

进入20世纪90年代之后，互联网技术成为新一轮研究热点。计算机科学实验室与人工智能实验室自然也是引领潮流的主力，它们还是万维网联盟的发源地，是其四大全球总部之一。万维网联盟又称W3C理事会，1994年10月在麻省理工学院计算机科学实验室成立，其建立者是万维网的发明者英国科学家蒂姆·伯纳斯·李。万维网联盟是互联网技术领域最具权威和影响力的国际中立性技术标准机构。到目前为止，万维网联盟已经发布了200多项影响深远的Web技术标准及实施指南，有效促进了Web技术的互相兼容，对互联网技术的发展和应用起到了最为基础性和根本性的支撑作用。目前，万维网联盟由设立在美国麻省理工学院、欧洲数学与信息学研究联盟、日本庆应大学和中国北京航空航天大学的4个全球总部的全球团队联合运营。除4个总部外，万维网联盟还在全球20个国家和地区设立了办事处机构，并拥有来自各国政府、行业、标准化组织、科研机构等近400家会员单位。

目前，在计算机科学与人工智能实验室中，科研活动是由若干研究团队来完成的，这些研究团队分别由一位或多位教授或科学家领衔主持，就计算机科学与人工智能领域的不同方向展开自主研究。研究团队具体分为人工智能组、计算生物学组、图形与视觉组、语言与学习组、计算理论组，机器人技术组和系统组（包括计算机体系结构、数据库、分布式系统、网络与网络系统、程序设计方法学和软件工程等方向）等。

引领科技前沿的新研究

计算机科学与人工智能实验室的各个科研小组一直在进行着各种前沿的科研活动，如语音识别、3D打印控制和无人机自主飞行技术等。最近，实验室的自主车辆驾驶技术和“软机器人”的研发也都取得了不错的进展。

自主车辆驾驶技术

最近，实验室正在与日本丰田公司合作研制自主车辆驾驶技术。根据世界卫生组织的统计与估算，每天世界上有大约3400人死于与交通有关的各种事故，因此实验室的一个科研团队正在致力于研制一种自主车辆驾驶技术。这种技术主要包括先进的决策算法和根据车辆周边环境进行精确感知和导航的系统。这种新技术使得车辆不需要人为干预就能自动规避险情，同时也减少了因为错误的人为判断而导致的风险。此外，新系统还能为驾驶员提供各种辅助决策信息，比如道路的选择和时速的高低等等。实际上，与我们现在使用的普通汽车相比，加装了这套自主车辆驾驶系统的汽车已经成为了一种新型的驾驶机器人。新技术的应用能使得交通事故的发生率大大降低。

温柔的“软机器人”

在传统的机器人技术中，机械手一类的装置是无法胜任握持或操纵日常生活中的所有物体的，尤其是比较柔软的、易碎的、单薄的物品。在最近的一次展示中，实验室的科研团队带来了一种可以精确地握持柔软物体的机械手。

加装了自主车辆驾驶系统的汽车

这种机械手是由硅胶用3D打印的方式生产出来的，在它的3个手指上还安装有特殊的传感器，用于探测并估计被操作物体的精确尺寸与形状。科学家们称这种机械手为“软机器人”，以与之前的“硬机器人”相对应。由于之前的“硬机器人”所采用的一般都是刚性的机械手，很难根据被操作对象的材质、尺寸和形状做出相应的调整，因此也就不能实现对各种物体的“动态抓取”。新的机械手在工作过程中可以对传感器传回的数据（如机械手指的弯曲程度等）进行分析计算，进而对被操作物体的各种性状做出准确判断并完成规定的动作。科研团队为此做了一个有趣的比喻：就好像盲人要弯腰捡起一个物体，虽然无法看见它，但是能通过各种感觉器官感觉到物体的存在并判断这个物体具体到底是一个什么东西，然后用合适的力量与速度将它捡起来。也就是说新的机械手虽然看不到操作对象，但是通过各种传感器（类似人的感觉器官）和运算系统（类似人的大脑）能够达到像真正“看见”真实的物体一样的效果。

根据计算机科学与人工智能实验室前主任舒维都教授的预测，运算能力将会在未来代替机器外形，成为人工智能研究的重点。今后，越来越多的研究将围绕着“运算”，而不是“计算机”。因为人类所在乎的是运算能力，更关注这些运算能力能帮助人类做些什么。

我们现在对计算机的定义也许过于简化了。在未来，个人可能拥有的是大到几百万台电脑所集合起来的运算能力，但是你根本不会在乎它在哪里，是什么样的外形。运算能力会像现在的电力，应该是无所不在的，能极其方便地为人类服务，人们甚至不会注意周围的哪些物品是计算机了。相信麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室将会始终在这一科学的前沿领域拥有不可替代的位置。

【责任编辑】张小萌