機器人迎來三次浪潮

 

　　機器人這三個字，許多人并不陌生。用德國漢堡大學(xué)多模式系統(tǒng)技術(shù)研究所所長、德國漢堡科學(xué)院院士張建偉的話來說，機器人已經(jīng)經(jīng)過三次發(fā)展“浪潮”。

 

　　第一代機器人是簡單的示教再現(xiàn)型機器人，這類機器人需要使用者事先教給它們動作順序和運動路徑，再不斷地重復(fù)這些動作。目前在汽車工業(yè)和電子工業(yè)自動線上大量使用的就是這類機器人，沒有感覺也不會思考。第二代機器人，將傳感技術(shù)融入其中，形成一定低級智能，即獲取外界環(huán)境及操作對象的簡單信息，并作出基本判斷，相應(yīng)調(diào)整動作。第三代機器人技術(shù)，正是當前各國競爭白熱化領(lǐng)域，即高級智能機器人，人們賦予它的期待，是能夠根據(jù)復(fù)雜環(huán)境因素，作出更為準確的判斷。換句話說，應(yīng)該更聰明。

 

　　說起智能研究，有什么比人腦更加聰明呢？由此，機器人研究力量聚焦的目光從最初的機械、材料、計算機、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為，腦科學(xué)的一部分——認知科學(xué)，將在未來機器人科技中占據(jù)很大分量。這種融合，對于每一個國家，對于科學(xué)家，對于產(chǎn)業(yè)界，對于大學(xué)、科研所、政府、企業(yè)，都是挑戰(zhàn)。

 

　　人工智能要仿生人腦

 

　　機器人誕生之初，并非沒有想到過對人腦的仿生，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)細胞數(shù)量達上千億，與銀河系已知星體總數(shù)相當；而作為神經(jīng)細胞的連接點“突觸”數(shù)量，又是神經(jīng)細胞的1000倍，靜態(tài)時長度之和達18萬公里，足以繞地球四圈，動態(tài)時每秒完成千萬次實時鏈接……“這個基礎(chǔ)研究似乎是無盡的，怎么應(yīng)用到智能產(chǎn)業(yè)中，出現(xiàn)新智能技術(shù)轉(zhuǎn)機呢？”張旭說。

 

　　目前，我國確立了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項——“腦科學(xué)前沿與交叉研究：腦功能連接圖譜研究計劃”，中國研究人員正在嘗試使用一種特殊染料，染色后不同動態(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、學(xué)習(xí)記憶、情緒、抉擇等重要功能的活動情況。在學(xué)科邊際日益模糊的當下，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，也將為機器人領(lǐng)域帶來重要推動力。

 

　　張旭介紹，無論我們有什么樣的感覺，無論是聽視、疼痛、溫度等等，都要通過海馬到達皮層，通過穩(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。這種感覺會互相影響。一個個神經(jīng)環(huán)路，相應(yīng)組成復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這種鏈接雖然在細節(jié)上是無限的，但在結(jié)構(gòu)上是有限的，研究它的意義，對機器人智能系統(tǒng)的設(shè)計，很有啟發(fā)。

 

　　2012年6月，《紐約時報》　披露了Google Brain項目，吸引了公眾的廣泛關(guān)注。研究小組用16000個CPU中心的并行計算平臺訓(xùn)練一種“深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，正是來自腦科學(xué)研究成果，在語音識別和圖像識別等領(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)而來的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，令冰冷的機器可以比人更快、也更準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了一大步。

 

　　研發(fā)從“腦”到“身體”

 

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

 

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

 

　　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。這些實踐和探索都將反過來促進人類對生命體控制技術(shù)的研究，從另一個方向突破，占據(jù)機器人研發(fā)的高地。