機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命已創(chuàng)造了數(shù)萬(wàn)億美元的新市場(chǎng)，其中，中國(guó)份額占據(jù)頭名。但遺憾的是，由于關(guān)鍵部位的研發(fā)能力不足，我國(guó)企業(yè)產(chǎn)品銷(xiāo)量?jī)H占全球的28%。中國(guó)科技力量如何彎道超車(chē)？日前舉行的2015上海國(guó)際機(jī)器人創(chuàng)新論壇上，專家建言，突破這無(wú)生命的機(jī)器人領(lǐng)域，能否從生命科學(xué)開(kāi)始？

 

　　機(jī)器人迎來(lái)三次浪潮

 

　　機(jī)器人這三個(gè)字，許多人并不陌生。用德國(guó)漢堡大學(xué)多模式系統(tǒng)技術(shù)研究所所長(zhǎng)、德國(guó)漢堡科學(xué)院院士張建偉的話來(lái)說(shuō)，已經(jīng)過(guò)三次發(fā)展“浪潮”。

 

　　第一代機(jī)器人是簡(jiǎn)單的示教再現(xiàn)型機(jī)器人，這類機(jī)器人需要使用者事先教給它們動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)路徑，再不斷地重復(fù)這些動(dòng)作。目前在汽車(chē)工業(yè)和電子工業(yè)自動(dòng)線上大量使用的就是這類機(jī)器人，沒(méi)有感覺(jué)也不會(huì)思考。第二代機(jī)器人，將傳感技術(shù)融入其中，形成一定低級(jí)智能，即獲取外界環(huán)境及操作對(duì)象的簡(jiǎn)單信息，并作出基本判斷，相應(yīng)調(diào)整動(dòng)作。第三代機(jī)器人技術(shù)，正是當(dāng)前各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)白熱化領(lǐng)域，即高級(jí)智能機(jī)器人，人們賦予它的期待，是能夠根據(jù)復(fù)雜環(huán)境因素，作出更為準(zhǔn)確的判斷。換句話說(shuō)，應(yīng)該更聰明。

 

　　說(shuō)起智能研究，有什么比人腦更加聰明呢？由此，機(jī)器人研究力量聚焦的目光從最初的機(jī)械、材料、計(jì)算機(jī)、傳感等領(lǐng)域，更多投入生命科學(xué)。中科院上海生命科學(xué)研究所神經(jīng)科學(xué)研究所研究院張旭認(rèn)為，腦科學(xué)的一部分——認(rèn)知科學(xué)，將在未來(lái)機(jī)器人科技中占據(jù)很大分量。這種融合，對(duì)于每一個(gè)國(guó)家，對(duì)于科學(xué)家，對(duì)于產(chǎn)業(yè)界，對(duì)于大學(xué)、科研所、政府、企業(yè)，都是挑戰(zhàn)。

 

　　人工智能要仿生人腦

 

　　機(jī)器人誕生之初，并非沒(méi)有想到過(guò)對(duì)人腦的仿生，但由于人腦科技的復(fù)雜，這一研究思路在早期并不是一條坦途。有這樣一組數(shù)據(jù)：人腦組成單元神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量達(dá)上千億，與銀河系已知星體總數(shù)相當(dāng)；而作為神經(jīng)細(xì)胞的連接點(diǎn)“突觸”數(shù)量，又是神經(jīng)細(xì)胞的1000倍，靜態(tài)時(shí)長(zhǎng)度之和達(dá)18萬(wàn)公里，足以繞地球四圈，動(dòng)態(tài)時(shí)每秒完成千萬(wàn)次實(shí)時(shí)鏈接……“這個(gè)基礎(chǔ)研究似乎是無(wú)盡的，怎么應(yīng)用到智能產(chǎn)業(yè)中，出現(xiàn)新智能技術(shù)轉(zhuǎn)機(jī)呢？”張旭說(shuō)。

 

　　目前，我國(guó)確立了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)——“腦科學(xué)前沿與交叉研究：腦功能連接圖譜研究計(jì)劃”，中國(guó)研究人員正在嘗試使用一種特殊染料，染色后不同動(dòng)態(tài)的神經(jīng)元突觸呈紅綠雙色顯像，以此了解人腦在感知覺(jué)、學(xué)習(xí)記憶、情緒、抉擇等重要功能的活動(dòng)情況。在學(xué)科邊際日益模糊的當(dāng)下，以腦科學(xué)為主體的生命科學(xué)研究，在探索人體奧秘的同時(shí)，也將為機(jī)器人領(lǐng)域帶來(lái)重要推動(dòng)力。

 

　　張旭介紹，無(wú)論我們有什么樣的感覺(jué)，無(wú)論是聽(tīng)視、疼痛、溫度等等，都要通過(guò)海馬到達(dá)皮層，通過(guò)穩(wěn)定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，最終分別在不同的腦區(qū)里形成不同的感覺(jué)。這種感覺(jué)會(huì)互相影響。一個(gè)個(gè)神經(jīng)環(huán)路，相應(yīng)組成復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這種鏈接雖然在細(xì)節(jié)上是無(wú)限的，但在結(jié)構(gòu)上是有限的，研究它的意義，對(duì)機(jī)器人智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，很有啟發(fā)。

 

　　2012年6月，《紐約時(shí)報(bào)》　披露了Google  Brain項(xiàng)目，吸引了公眾的廣泛關(guān)注。研究小組用16000個(gè)CPU中心的并行計(jì)算平臺(tái)訓(xùn)練一種“深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，正是來(lái)自腦科學(xué)研究成果，在語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別等領(lǐng)域獲得了巨大的成功。不久前的浦江創(chuàng)新論壇上，大屏幕上展示了一張孩子垂手握住網(wǎng)球拍的圖片，微軟公司研究院主任鄧立正在展示受人腦研究啟發(fā)而來(lái)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，令冰冷的機(jī)器可以比人更快、也更準(zhǔn)確判斷圖片中的人究竟是正在打球還是僅僅持拍。這意味著人工智能在向大腦靠攏的道路上進(jìn)了一大步。

 

　　研發(fā)從“腦”到“身體”

 

　　生命科學(xué)融入機(jī)器人前沿技術(shù)中，遠(yuǎn)不止于對(duì)機(jī)器人“腦”的研發(fā)，連“身體”都開(kāi)始接管。越來(lái)越多科學(xué)家開(kāi)始探尋生物機(jī)電三位一體的技術(shù)發(fā)展道路，中國(guó)研究人員已經(jīng)做出許多探索。

 

　　上海交大機(jī)器人研究所教授朱向陽(yáng)介紹，浙江大學(xué)研發(fā)的人工控制器安裝在老鼠身上，活生生的老鼠會(huì)按照人工指令行走。這樣的研究正在全球多處進(jìn)行，也為人類對(duì)未來(lái)機(jī)器人的設(shè)計(jì)增添了很多可能，科學(xué)家需要完善控制技術(shù)，以及解決機(jī)械電子與生物體之間的融合、能源等問(wèn)題。

 

　　由于科學(xué)倫理所限，直接將控制器與人體整體相連的設(shè)想難以實(shí)現(xiàn)，但將其移植應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，幫助肌肉骨骼完好、僅神經(jīng)系統(tǒng)受損的腿傷患者恢復(fù)行走能力，這一技術(shù)應(yīng)用正逐漸成真。這些實(shí)踐和探索都將反過(guò)來(lái)促進(jìn)人類對(duì)生命體控制技術(shù)的研究，從另一個(gè)方向突破，占據(jù)機(jī)器人研發(fā)的高地。