新一代人工智能和新一代机器人融合趋势初探

随着计算能力的不断提升，人工智能相关技术实现了快速发展，与之相伴的是机器人的智能化水平日益提高。在未来，如何让技术更好地服务于人类，实现机器人“与人共融”？南开大学机器人与信息自动化研究所所长刘景泰站在学术角度，展开了深入解读。

四大研究方向

南开大学机器人与信息自动化研究所的前身是成立于1985 年的人工智能与控制理论研究室。1986年，南开大学成立了人工智能与机器人实验室。经过三十多年的工作积累与努力创新，在机器人及相关技术的研究上，南开大学机器人与信息自动化研究所己经在全国有相当影响，进入了国内先进行列。

目前，南开大学机器人研究所有四大研究方向：先进机器人与智能系统、微纳技术研究及应用、机器人化现代物流体系以及复杂系统建模和智能控制。

先进机器人技术

从工业机器人到多智能体研究，从医疗手术机器人到家庭服务机器人、康复辅助机器人等，我们的研究成果显著。我们尤其在医疗康复上面做的研究更多一些。

对新一代机器人，有一个很重要的提法叫“人机共融”。“人机共融” 的家庭服务机器人系统架构主要有以下几个关键：引入云技术的家庭服务机器人体系结构；基于ROS的实时家庭信息中心平台；基于ROS的家庭服务机器人设计与管理平台；面向家庭服务的一体化可变形臂；多种人机交互模式。

云机器人将使机器人大幅度瘦身，机器人本体成为智能执行端。云机器人体现了机器人技术集成创新的本质属性。机器人技术不是一个核心技术，而是若干个核心技术合在一起的集成创新。这种以家庭信息中心为核心的家庭服务机器人体系结构利用大数据和大数据带来的变革，将复杂的计算上传到云端执行。同时，机器人之间和机器人与所处的环境之间进行信息和资源共享。此外，最关键的一点是，无论是服务机器人，还是其他未来的智能机器人，它都应该促成开发者共享开源代码与使用者共享应用级代码。实际上，当机器人今后真正进入到千家万户，就会以用户为王。用户在使用机器人时会对机器人进行一些动作，我们把这个动作叫做应用级代码。这级代码非常宝贵，而且它需要有一个市场化的机制。

微纳系统的控制与仿真

我们对微纳方面的研究，包括：面向生命科学原位显微分析与操作；面向生命科学的高灵敏度微纳检测；基于AFM纳米操作系统与控制方法；MEMS设计、仿真与制造；超精密纳米定位系统等。

对于面向生物医学微操作，研究所曾获国家技术发明二等奖。南开大学的团队利用机器人微操作技术成功地获得一批克隆猪，是世界首例。整个操作过程是机器人化的。机器人化的优点在于能够在进行批量细胞核移植时减小对细胞的伤害。此外，在MEMS设计、仿真与制造，以及基于AFM纳米操作系统等方面，我们的技术积累也很深厚。

复杂系统控制理论与技术

混沌系统理论及应用，复杂动态网络和基于多智能体的复杂系统建模与控制等体现了南开大学在控制理论上的传统优势，即逻辑动态系统建模分析与控制；非线性系统观测与自抗扰控制；基于熵的复杂网络的度量；随机系统的建模分析与控制；群体动力学分析与控制。

机器人化现代物流系统

我们在机器人吊车方面达到国际领先水平，对新型飞行器制导与优化控制得到深入应用。此外，我们在现代物流系统工程与优化管理技术上的研究取得了如下成果：具有补偿执行机构低速不连续动力学特性的自抗扰控制；现代物流系统优化与调度；物流与供应链管理；机器人化自动吊车技术的集成示范应用与产业化；欠驱动机电系统先进控制。

新一代人工智能与新一代机器人

融合趋势

近年，人工智能在国内外热度持续上升。《MIT Technology Review》杂志在2017年年底刊发了人工智能特刊，特刊包含30多篇人工智能领域的研究报道。其中一篇文章表示，AI的发展从科学或者从技术的角度上来讲其实并没有什么突破，当前AI发展仍然是基于30年前的反向传播算法。它这个核心观点是，真正的智能还没有实现。作者Geoffrey Hinton希望未来我们能够搭建一个连接计算机科学和生物学的桥梁，这个需要足够的耐心去做一些很基础性的研究。

国外杂志在谈人工智能的时候经常会提及印度的情况，因为人工智能对印度影响很大。技术外包是过去30年来印度唯一可靠的就业创造者。现在人工智能威胁要消灭这些收益，印度国内的很多工作可能会由于人工智能而消失。IT及其业务外包产业为印度创造大量的税收和就业，然而其中很多工作将被AI取代。两三年前印度IT还能够每年招聘40万人，如今这个数字已经缩减到14万-16万。预计到2021年，印度将减少48万工作岗位。

杂志文章在讲完人工智能对印度影响之后，又大篇幅讲了中国。其中刊登了一篇中文版本题目为《中国人工智能的崛起》的文章。文章探讨为什么中国的人工智能会崛起呢？它给出的答案是，中国有宽松的政策，2017年国务院发布的《新一代人工智能发展规划》；中国有海量的数据，比如说美团、今日头条、淘宝的数据；中国有大量的人才，比如百度、腾讯AI Lab、阿里达摩院的人才。而关于人才，文章还说了这样一句话：人工智能最好的人才是在美国，而数量很多的好的人才在中国。文章最后的结论就是“人工智能的故乡在西方，但是成长的温床在中国。”

“人工智能”（Artificial Intelligence）这个词是在1956年诞生的。但这并不意味着和人工智能研究相关的内容是从1956年开始出现的。像“神经网络”、“专家系统”这些概念在上世纪四十年代的时候就已经有了。人工智能的研究过程几经起伏，呈波浪式地前进。起初它是和计算能力相关的，而现在人工智能热潮的兴起是由于大数据时代使数据需求得到了满足。

中国已经把人工智能上升为国家战略，并且提出人工智能2.0，布局基于重大变化的信息新环境和发展新目标的新一代人工智能。人工智能2.0有三个方面：1. 基于互联网+、物联网、大数据和网上社区等信息新環境；2. 针对智能城市、智能经济、智能制造、智能医疗、智能家居、智能驾驶等智能化新需求，如打造“天津智港”；3. 着力发展大数据智能、群体智能、跨媒体智能、人机混合增强智能和自主智能等AI2.0新技术。

而新一代机器人和很多东西都要挂接，尤其是和智能制造挂接。智能制造顺应了以新一代人工智能为代表的新技术革命的内在规律。但是智能制造在国际上尚无严格的公认的定义。目前比较通行的一种定义是：智能制造技术是指在制造工业的各个环节中，以一种高度柔性与高度集成的方式，通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。而智能制造系统是指由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。

互联网+智能制造是以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造为主线的，能够促进信息化和工业化的深度融合。在此背景下，互联网+智能制造怎么加？就要具体聚焦两大技术前沿的融合趋势：新一代人工智能技术+新一代机器人技术。机器人的智能发育是其中目前主导的部分。机器人的智能发育，是指机器人利用其自身所具备的感知能力，在其与环境以及操作者的实时动态交互过程中，增量式、渐进地提升其自身自主行为能力的过程。与传统的机器学习方法相比，智能发育需要具有以下特点使之更适合于机器人的智能获取与提升：1.具有类人的、无需大样本的学习模式；2.能够适应动态、不确定环境和非特定使命：3.具备长期、增量式的经验积累能力；4.可以融合人的智能，充分融合“人的智能性”和“机器人的自主性”，实现二者的高效协同。

新一代机器人也面临着一个共性挑战，那就是“与人共融”。为了解决这一问题，首先要体现本质安全的人机紧密协作。同时，云技术在服务机器人领域的最新进展可以提供一些帮助。然后在人机共融环境下进行机器人环境感知与行为优化。

下一代人工智能与人类的未来

“劳动创造了人，人发明了工具、机器和机器人”，其中要传达的一个信息，就是人在这个过程中的关键地位。很多东西，工具也好，机器和机器人也好，都是人发明出来的。

“劳动创造了人”，其本质含义是指劳动这样一种人与自然相互作用的实践活动促进了人的智能发育。人们总说，人工智能是把人解放出来，但如果人不是天天劳动的话，就停止进化了，在不断地与劳动对接中，人的智能才会提升。而“机器人的智能发育”本质上是在人的指导下，通过多领域大量应用，机器人“智能”程度不断提升的过程。类比于劳动对创造人的重要性，不断涌现的形形色色的机器人应用和随之带来的各类问题与挑战，这才是机器人智能发育的根本动力。机器人应用特别重要，也亟须落地。

（本文根據“2018雷克大会”现场速记整理而成，经本人审阅刊发。）