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机器人时代:“智”胜未来


  2017世界机器人大会期间,大批市民来到会场近距离接触体验机器人技术。图为工作人员在会场为观众演示一款仿生蜻蜓。经济日报记者 赵 晶摄


  小朋友和一款服务机器人互动。

  经济日报记者 赵 晶摄


一款羽毛球运动陪伴机器人在和观众打羽毛球。 经济日报记者 赵 晶摄

  纵观全球科技产业发展态势及战略走向,大力发展机器人技术是应对经济转型升级的现实需求,也是智能社会发展的大势所趋——美国再工业化和工业互联网战略、欧盟“火花”计划、德国工业4.0战略、日本机器人新战略、韩国机器人强国战略……机器人技术及应用已成为塑造创新发展优势的“必争之地”

  8月24日,中外专家齐聚2017世界机器人大会主论坛,共同探讨智能机器人领域基础研究、前沿探索以及未来的创新趋势。

  智形:

  机器人时代显神通

  目前,医疗机器人能够辅助医生敏捷、灵活地完成手术操作;灾后救援机器人能实现低风险、高效率的搜救及重建工作……机器人技术已自成特色并在多领域实现融合发展

  “医疗机器人发展已进入黄金时代,它的未来不再是稳定、渐进式发展,而将有更多颠覆性革命和加速式更新的到来。”英国帝国理工大学哈姆林医疗机器人中心主任杨广中介绍,在复杂的外科手术中,机器人已然能够辅助医生敏捷、灵活地完成一系列手术操作,甚至可以用来检测癌症,“下一步,期待机器人技术与多元学科领域研究深度融合,让更多人获益”。

  除了给人类生活带去福音的医疗机器人,还有能分忧解难的灾后救援机器人。国际机器人与自动化协会现任主席Satoshi Tadokoro表示,日本启动的救灾机器人项目已取得阶段性进展,一定程度上解决了机器人在救灾现场行动不便,以及成像系统在黑暗、大雾或风雨等环境下无法工作的问题。

  “运用机器人的智能学习优势,自动筛选曾经存储的信息和图片,从而识别受灾民众与环境,实现低风险、高效率的灾后搜救及重建工作。”Satoshi Tadokoro举例说,目前,一批建筑机器人已经能够在强风状态下拍摄立体照片;多臂机器人可以运用在房屋坍塌后,帮助救援人员顺利进入危险环境中开展工作;蜿蜒机器人还能够在复杂的管道中畅通前行……机器人让灾后救援变得更加可靠。

  此外,机器人技术还将和智慧家庭碰撞出怎样的火花?“整个智慧家庭就像是一个大型机器人,当我们谈论机器人该如何进入智慧家庭的生态系统中时,它们的技术和操作原理都是类似的。”iRobot公司全球技术副总裁Chris Jones告诉《经济日报》记者,比如,只要通过无线网络互联,机器人加载的视觉导航与传感器技术能够帮助它清楚了解周边环境,并有意识地躲避家中障碍物,实现全面、高效打扫。

  “想要达成智慧家庭模式,必须学会思考。”Chris Jones认为,机器人在智慧家庭生态系统中拥有独一无二的价值,能够把它所感知的信息和任务结合起来,制定“家庭地图”,带动其他家中设备同步智能发展。

  现代机器人如同直接从科幻小说里走出来一般,不断契合人类想象,让我们为之着迷。“机器人不是单独的个体,而是互联互通的机器人群体。通过技术创新持续加速机器人行业发展,并协同教育和基础研究领域等进一步融合,目的就是让机器人推动我们的科学技术水平长效提升。”意大利比萨圣安娜大学教授Paolo Dario说。

  智联:

  云端互联蓄势待发

  利用云计算技术为机器人的智能化提供了无限可能。未来,机器人将是万物互联的智能终端,其核心就是利用云端存储和共享信息的能力

  早在2013年,国际著名智库麦肯锡全球研究所发布了《引领全球经济变革的颠覆性技术》报告,将先进机器人列入其预测的12项颠覆性技术中。很多市场研究公司也不约而同地针对机器人市场给出了乐观预测——仅工业机器人市场一项,预计到2020年,全球销售额就有望达到411.7亿美元。

  中科院沈阳自动化研究所所长于海斌表示,机器人技术的研究和应用已从工业领域快速扩张到航空航天、国防安全、国家安全、医疗康复等其他领域。

  与此同时,各国都在向以机器人和人工智能为代表的新兴技术领域频频发力。虽然在传统制造业中,我国正急速追赶,但仍存在一些瓶颈。“机器人在工业上的应用原来是比较狭义的,主要还是在焊接环节,从事一系列重复性劳力工作。”于海斌说,机器人的智能是基于其传感器的感知和操作能力,“机器人如果想要和手机一样达到万亿美元市场,就必须走进人类生产生活的方方面面,这将对我们的技术要求提出巨大挑战”。

  信息时代,机器人怎样才能走进千家万户?于海斌认为,建立机器人互联网,利用云计算技术将为机器人的智能化提供无限可能。

  “机器人在未来将是万物互联的智能终端,它的核心就是利用云端存储和共享信息的能力,解决人机协作问题,解决从物端到云端的紧密合作。”于海斌说,机器人互联网既是网络又是平台,它是实现机器人、物理过程、信息系统和人之间的泛在连接,并通过云计算和大数据实现海量工业数据的集成、处理与分析,支撑复杂机器人系统的跨领域设计和应用开发。

  从互联网角度看,机器人延伸了互联网外延,通过感知、认知、决策和执行一体化特性,互联网的虚拟信息能够和实体物理空间深度融合;从机器人角度讲,机器人与海量云端知识资源纵向互联,突破了单体机器人在物理空间、时间上的限制,使其边界、能力、智能成指数级扩展。

  “机器人互联网能够提供一种崭新的模式,实现机器人系统的智能化拓展、网络化协同、云化应用和服务化延伸,它的想象与探索空间还很大。”于海斌介绍,谷歌已采用14台机器人彼此网络互联,通过共享经验知识,学习抓取各种物体。经过3000小时、80万次的抓取尝试训练后,机器人展现出“智能反应行为迹象”,为机器人互联互通开了个好头。

  智造:

  人机协作联合攻关

  随着机器人和人工智能的匹配发展,这些搭载了人工智能的机器人在人机交互等方面表现抢眼,将成为行业发展的中流砥柱

  旋转、跳跃……视频里的机器人随着音乐迈起了优美的舞蹈步伐,与人和谐共舞:日本东北大学机器人系教授Kazuhiro Kosuge正向大家展示其研究的物理人机交互技术成果——共舞机器人。

  与人共舞看似轻松简易,背后却暗藏玄机。“一些任务即使有了助理机器人的帮助也并非能够轻易完成,这是因为机器人不知道该如何与人协作。”Kazuhiro Kosuge向记者回忆起开发共舞机器人的初衷,“跳舞恰恰成了最简单的任务,了解舞伴将如何移动、两位舞者将分别扮演何种角色等,这些正是令人机互动更加紧密的关键”。

  “共舞机器人面临的挑战是,如何保证机器人和人之间的互动持续稳定,因为两者将始终保持接触,反复循环。”Kazuhiro Kosuge说,为此,他们引入渐进式教学概念,基于感官发展阶段理论,通过不断教学获得舞者动作数据反馈,基于反馈再次评估,依次循环,调节机器人的相关参数。“如果机器人可以给其对应的工人不断提供工具和零部件,那么,这名工人就可以专注于装配工作,提高生产效率。我们以共舞机器人为牵引,在工业生产过程中进行实验,结果证明,优化后的人机协作工艺能够节约20%至30%的装配时间。”Kazuhiro Kosuge说。

  从共舞、家用到制造业生产,人机协作技术让机器人大展拳脚,这些搭载了人工智能的机器人将成为行业发展的中流砥柱。“人工智能研究从早期的逻辑驱动到数据驱动,包括深度学习,接下来应该着眼于神经驱动,进一步了解大脑信息处理过程中的运行机制,更好地发挥人机协作优势。”清华大学计算机科学与技术系教授孙富春说,通过认知实现人机共生,包括思考及如何利用大数据综合进行思维的决策等,新一代机器人已在人机交互等方面表现抢眼。

  “机器人发展依照‘工具—管家—伴侣’的线路演进,从帮助主人完成单一任务,直到通过主人的表情和语调能够判断意图,形成自动化、信息化和人工智能技术的联合协作。”科沃斯机器人有限公司创始人兼董事长钱东奇表示,随着机器人和人工智能的匹配发展,机器人一定会如虎添翼,在与人的交互过程中加深对人的认知和了解,加速其成长。(经济日报·中国经济网记者 郭静原)

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