“喂，小星，我在二校門，幫我拿一頂學(xué)士帽過來，快點(diǎn)啊。”上海期智研究院PI（首席研究員）、清華大學(xué)交叉信息研究院助理教授陳建宇向記者展示的視頻里，可愛的人形機(jī)器人“小星”能雙足行走，未來可以幫人完成取物品、做燒烤等各種任務(wù)。

 

　　近日，這款機(jī)器人亮相2023世界人工智能大會(huì)，引起很多科技界、投資界人士的關(guān)注。圖靈獎(jiǎng)得主、上海期智研究院院長姚期智院士在大會(huì)上表示：人工智能領(lǐng)域下一個(gè)重大挑戰(zhàn)將是實(shí)現(xiàn)“具身通用人工智能”，也就是研究如何構(gòu)建出高端機(jī)器人，讓它通過自我學(xué)習(xí)掌握各種技能，能執(zhí)行現(xiàn)實(shí)生活中的通用任務(wù)。

 

　　陳建宇等青年科學(xué)家得到了上海期智研究院提供的經(jīng)費(fèi)、人才、成果轉(zhuǎn)化等多方面支持，為他們從事人工智能等基礎(chǔ)研究營造了更好的環(huán)境。“我在清華和期智研究院都有團(tuán)隊(duì)，研究院的全力支持，會(huì)加速我們的研發(fā)進(jìn)程。”陳建宇說。

 

　　信任科學(xué)家給予科研自主權(quán)

 

　　上海期智研究院是一家事業(yè)單位性質(zhì)的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，實(shí)施“三不機(jī)制”，即不明確機(jī)構(gòu)規(guī)格、不核定事業(yè)編制、不受崗位設(shè)置和工資總額限制。與傳統(tǒng)的事業(yè)單位相比，這家研究院在科研經(jīng)費(fèi)使用上有更大的靈活度。“我們實(shí)行負(fù)面清單管理，支持期智研究院圍繞既定的目標(biāo)任務(wù)，根據(jù)科研活動(dòng)實(shí)際需要，將財(cái)政經(jīng)費(fèi)用于人員、設(shè)備、試驗(yàn)、交流等方面，具體如何使用由研究院自主決定。”市科委基礎(chǔ)研究處處長宋揚(yáng)說。

 

　　這種自主權(quán)給予科學(xué)家充分的信任，也體現(xiàn)了政府在競(jìng)爭(zhēng)性科技項(xiàng)目之外，支持基礎(chǔ)研究的路徑探索。

 

　　陳建宇就是這種制度創(chuàng)新的一位受益者。在上海期智研究院，他的團(tuán)隊(duì)獲得了穩(wěn)定的課題經(jīng)費(fèi)支持，基本保障了科研需求，因此可以將申請(qǐng)競(jìng)爭(zhēng)性項(xiàng)目的時(shí)間用于基礎(chǔ)研究。上海期智研究院的課題申請(qǐng)流程精簡(jiǎn)，重點(diǎn)考核PI團(tuán)隊(duì)的研究興趣是否與研究院主要發(fā)展方向一致，且是否具備一定的研究基礎(chǔ)。課題的申請(qǐng)—立項(xiàng)周期較短，經(jīng)費(fèi)使用采取包干制，允許PI根據(jù)實(shí)際科研情況調(diào)整各科目的經(jīng)費(fèi)。在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，研究院充分考慮基礎(chǔ)研究的特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)PI團(tuán)隊(duì)進(jìn)行差異化的績效評(píng)價(jià)，更注重科研成果的創(chuàng)新性和國際影響力。

 

　　談及自己的課題，陳建宇說：“通用人工智能是人類的一個(gè)夢(mèng)想，它像人一樣可以干很多事，不再局限于某些特定任務(wù)。ChatGPT只能處理文本信息，而我們認(rèn)為，未來的通用人工智能需要具身的物理實(shí)體，要有眼睛、耳朵、手和腳，從而在物理世界與人更好地交互。”

 

　　軟硬件攻關(guān)讓機(jī)器人靈活有力

 

　　陳建宇認(rèn)為，“具身通用人工智能”的最佳載體是人形機(jī)器人，因?yàn)槿祟惿鐣?huì)就是由人類、為人類建造的，擁有人的形態(tài)和人體基本功能后，機(jī)器人可以便捷地進(jìn)入各種人類工作和生活場(chǎng)景，雙腿步行或跑步，雙手使用工具，用手指進(jìn)行精細(xì)化操作。

 

　　未來，當(dāng)裝有人工智能大模型的人形機(jī)器人投入商用，我們的社會(huì)將發(fā)生巨變——機(jī)器人可以從事一些過去只有人類才能做的工作，它們不知疲憊，專注度也不會(huì)下降；它們還將進(jìn)入家庭，從事家政、護(hù)理、教育等服務(wù)。

 

　　面對(duì)美好的未來夢(mèng)想，人形機(jī)器人“小星”研發(fā)計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生。陳建宇介紹，這種機(jī)器人在硬件和軟件層面的技術(shù)要求都非常高，將步行、移動(dòng)導(dǎo)航、手部操作等幾乎所有的機(jī)器人功能集成到一起，而且要相互配合。

 

　　比如在手和腿協(xié)調(diào)性方面，當(dāng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)出手和腿的控制指令后，機(jī)器人的手部動(dòng)作可能影響雙腿行走，導(dǎo)致摔倒。為此，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在軟件層面進(jìn)行攻關(guān)，研發(fā)出一種去中心化的機(jī)器人控制方式。它能自動(dòng)分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的指令，將手和腿部的運(yùn)動(dòng)指令解耦開，但不會(huì)解耦左腿和右腿等需要協(xié)同的運(yùn)動(dòng)。這樣一來，機(jī)器人就能一邊走一邊進(jìn)行手部操作。下轉(zhuǎn)5版

 

　?。ㄉ辖拥?版）在硬件層面，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)采用“本體感知驅(qū)動(dòng)器”這一新的技術(shù)路線，將高扭矩密度的電機(jī)與低減速比的減速器、電流環(huán)力控、動(dòng)態(tài)雙足行走算法相結(jié)合，使機(jī)器人具有力量大、移動(dòng)靈活等高性能，而且制造成本較低。“電機(jī)扭矩密度是評(píng)估人形機(jī)器人硬件性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)高，說明機(jī)器人力量大，同時(shí)還能靈活移動(dòng)。”陳建宇說，“目前，學(xué)術(shù)界在這個(gè)指標(biāo)上做得最好的是加州大學(xué)洛杉磯分校和麻省理工學(xué)院，達(dá)到38牛·米/千克。‘小星’的扭矩密度是30牛·米/千克，我們?cè)陂_發(fā)的第二代‘小星’將達(dá)到34牛·米/千克。”

 

　　中長期評(píng)價(jià)讓科學(xué)家潛心研究

 

　　2023世界人工智能大會(huì)上，“小星”的亮相引起了很多與會(huì)者的關(guān)注。1.2米的個(gè)頭、白色的機(jī)身、步行速度0.7米/秒，這款機(jī)器人萌態(tài)可掬。

 

　　這是第二代“小星”人形機(jī)器人。陳建宇團(tuán)隊(duì)正在快速進(jìn)行軟硬件迭代，以后的“小星”會(huì)更高大、步行速度更快。在上海期智研究院的算力支持下，他們開展了物理仿真實(shí)驗(yàn)，仿真顯示“小星”的奔跑速度極限可達(dá)4米/秒。

 

　　通過模仿人類動(dòng)作的強(qiáng)化學(xué)習(xí)，這款機(jī)器人不僅能學(xué)會(huì)走路，還能學(xué)會(huì)雙手配合完成任務(wù)，如左手抓住一個(gè)球并把它移交到右手、雙手一同拎起一口鍋。

 

　　強(qiáng)化學(xué)習(xí)解決的是人形機(jī)器人執(zhí)行層問題，作為決策層的任務(wù)規(guī)劃，則由大語言模型負(fù)責(zé)。將人形機(jī)器人與大語言模型結(jié)合后，會(huì)遇到一個(gè)難題——大模型規(guī)劃的任務(wù)不一定得到很好執(zhí)行。為此，陳建宇團(tuán)隊(duì)在決策層、執(zhí)行層之間加入了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由視覺語言模型組成，能自動(dòng)監(jiān)測(cè)并推理任務(wù)執(zhí)行情況。比如在執(zhí)行搬箱子任務(wù)時(shí)，機(jī)器人手中的箱子如果掉了，自動(dòng)監(jiān)控就能檢測(cè)出來，并向機(jī)器人發(fā)出“撿起箱子”的指令。

 

　　他們還通過訓(xùn)練改進(jìn)了大語言模型本身，使其學(xué)會(huì)了主動(dòng)提問，以提高機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的效率。比如，當(dāng)機(jī)器人被要求到一個(gè)不熟悉的房間找東西時(shí)，它會(huì)問房間的主人：“您知道這件東西在哪里嗎？”而不是直接進(jìn)房間翻箱倒柜。

 

　　據(jù)介紹，上海期智研究院采用以創(chuàng)新績效為核心的中長期綜合評(píng)價(jià)機(jī)制，項(xiàng)目中期考核周期為3年。這一評(píng)價(jià)機(jī)制給了陳建宇等青年科學(xué)家充裕的時(shí)間，讓他們可以潛心研究，為人形機(jī)器人未來進(jìn)入家庭和工作場(chǎng)所奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。