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机器人走进智能时代_8

  你了解机器人吗?你用过机器人吗?请跟随《经济日报》记者的脚步,走进中国科学院自动化研究所,看看智能时代的机器人究竟是哪般模样?

  在科技工作者的眼里,机器人的范畴十分广泛,它甚至可以没有实体外形,只是一段电子编码。

  专心致志为大众服务

  什么是机器人?

  在普罗大众心目中,机器人就是电影电视中那种有着仿人外形和一定智能的机械装置。在前卫青年眼里,机器人外形不必像人,只要它能干活,哪怕长得像个圆盘呢,也可以买回家替自己扫地。在工人眼里,机器人是可能代替自己工作岗位的那支巨大的机械手,它不知疲倦不收加班费,是一个勤奋的劳模。

  但在科技工作者的眼里,机器人的范畴十分广泛,它甚至可以没有实体外形,只是一段电子编码。

  机器人可以分为软、硬两大类。自动化所重大项目处处长郝银星说,硬机器人是有实体的执行机构,可以替代人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,广泛应用于传统制造业,如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域。而软机器人则基于大数据与智能交互系统,它可以作为虚拟机器人在各类网络平台上充当客服,也可以是一款手机上就能下载的智能软件,甚至可以在安保工作中大显神通。

  如果把摄像机看作人的眼睛,那么智能视频监控系统则可以看作人的大脑。模式识别国家重点实验室科研人员张俊格说,实验室研发的智能视频监控技术,可以从视频中的海量数据进行高速分析,识别监控画面中的异常情况,并及时发出警报。这个技术曾经帮助北京城铁13号线解决了电缆线屡被盗割的难题。

  国内首款基于云计算的中英文口语翻译软件紫冬口译,也属于软机器人。紫冬是自动的谐音。它集成了我们自动化所的语音翻译、语音识别和语音合成三大技术,即使是中英文零基础的用户,也可以通过软件实现中英文口语的自由交流,在网络条件较好的情况下,基本达到同声翻译水准。科研人员陈炜介绍说,研究组目前正在开发中日、中法的双向翻译功能。该软件自2012年7月上线以来,已有用户量超100万,口语翻译访问请求次数超千万次,已进行1000万元技术授权。

  利用在语音和图像大数据的深度机器学习和模式识别方面处于国内领先地位的优势,中科院自动化所已经和淘宝建立了联合实验室,发布了手机淘宝客户端应用,识别率高达93%。淘宝的天猫盒子,客服机器人,主要技术都是我们提供的。陈炜得意地说。

  早在2012年,马云曾对外公开宣布,要实现淘宝客服人员年底减半。支撑这一目标的达成就有赖于被称为智能淘小二的淘宝智能客服机器人在淘宝业务的大量应用。只要开启全自动应答模式,机器人就能智能分析客户聊天内容,自动与客户沟通并完成整个接单服务过程。去年的双11结束之后,淘宝智能机器人团队对使用商家做了一次回访调研,统计发现,使用智能客服机器人的天猫卖家平均每家可节约28个客服人员。

  看,机器人距离我们并不遥远,在不知不觉中,喜欢淘宝的你,很可能已经使用过机器人服务了。

  □不论是软机器人,还是硬机器人,不论是为大众服务的机器人,还是仅仅用于前沿探索的机器人,随着当前高端技术的进展,提高智商都成为各类机器人的首要任务。

  提高智商是首要任务

  最初,人们研制出机器人,是为了用以代替人们去完成那些单调、枯燥或是危险的工作。现在,机器人不仅能代替人们完成某些工作,还能完成人类难以完成的许多工作。

  手术导航机器人就是这样一个本领高超的家伙。由自动化所成功研制的国内首台乳腺癌早期临床检测设备光学分子影像手术导航机器人,将分子影像方法应用于临床手术中,可对肿瘤进行精确定位,在术中客观的显示肿瘤边界信息,为临床医生手术治疗提供有效的帮助。过去,医生通常凭借主观经验对肿瘤组织进行切除,少切会造成复发,多切又会对患者造成伤害。有了这种手术导航机器人,医生就可以进行精确判断,缩短了手术时间,改进了手术的方法,大幅度减少人为失误。

  现在这种手术导航机器人已经在国内的7家医院做临床实验,累积病人超过200例。病人可以在创伤面最小的情况下进行肿瘤切除,效果非常好。研究人员王坤说,围绕这种机器人,研究所已经形成60多项国内授权专利,其核心的数学模型和软件算法还申请到了美国的专利。

  像这样的例子还有很多

  比如记者在自动化所还看到一款微创血管介入手术机器人,这款机器人融合了机器人、计算机控制和图像导航方面的技术,医生可以远程电脑操控机器人完成心脏冠脉搭桥等血管介入手术。

  它至少有两大好处。科研人员谢晓亮介绍,一是缩短医生培训时间和手术时间。传统的方法,就算是医术很高的医生做手术,也有可能捅破血管。用机器人就不会,又快又准。二是保护医生的健康。在传统的微创血管介入手术中,介入医生需站在手术台旁根据实时X射线血管造影图像定位并操作血管内的介入器械,X射线对医生累积辐射伤害大。而用手术机器人,医生可以隔室或远程完成血管介入手术流程,能够减低X射线对医生辐射、提高手术精准度。

  这款机器人的后期产业化工作正在进行中,预计明年就能进行人体临床试验。

  再比如,自动化所还研发出一种机器人智能装备多机器人协同舰船自动对接系统。船体对接机器人对准精度高,相对误差小于万分之一。速度也快,以前工人对接要花3天,现在机器人对接只需要花半小时。郝银星说。

  当然,机器人还有更多的地方不如人类,比如学习能力、分析判断能力、低耗能的思考能力等。这些不足之处,就是机器人的研究者们需要解决的难题。

  事实上,不管是软机器人还是硬机器人,不管是为大众服务的机器人,还是仅仅用于前沿探索的机器人,随着当前高端技术的进展,提高智商都成为各类机器人的首要任务。

  机器人创新发展的着眼点在智能化,智能技术是实现我国机器人产业弯道超车的突破口。自动化所副所长王小明说,建立在精密泛在感知、海量智能处理以及精确决策控制之上的智能技术将成为自动化领域下一代核心竞争力之所在。

  □现在的人工智能机器人能看、听、说、想、动,但不能像人脑一样将这些智能行为进行很好地协同,而人脑可以高度协同各种认知能力,未来机器人需要一个高度协同的类人大脑。

  抢占智能机器人制高点

  机器人集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体,其中,人工智能处于机器人研发的最顶端,而智能化的制高点就是类人脑智能。

  自动化所类人脑工程总体部科研人员曾毅这样解释人工智能与机器人的关系:人工智能是机器人技术的科学基础。简单地说,人工智能就是让机器人会看、会听说、能学、能想、能动。看是视觉感知,听说是自然语言处理与理解,学是模式识别与机器学习,想是掌握一定的知识并具有推理能力。现在的人工智能机器人能看、听说、想、动,但不能像人脑一样将这些智能行为进行很好地协同,而人脑可以高度协同各种认知能力,未来机器人需要一个高度协同的类人大脑。

  未来的人工智能的发展趋势是类脑智能。类脑信息与计算理论将变革死计算、不灵活的计算,取而代之的是具有活计算特点的全新计算能力。

  曾毅用一个玩小游戏的机器人软件来解释类脑智能与传统计算机算法的区别。这是一个名为飞扬的小鸟(flappybird)的小游戏,游戏规则很简单,一只小鸟飞呀飞,需要不断地钻过两个水管柱子之间的空隙。记者看到,机器人软件在玩这个小游戏时,开始屡屡碰壁,七八次以后就越玩越好,钻过的水管柱子数量逐渐增多。这是机器人大脑自我学习的结果,这个游戏背后是一个多脑区协同工作的模拟大脑。开始它不会玩,然后它会从失败中总结经验。如果是死计算,那就直接取空隙中点飞过去了,不会有这个碰壁然后学习的过程。

  要学习人类大脑,自然要先了解人类大脑。目前,人类对脑区尺度的脑网络研究取得了较大进展,但关于包括1000亿量级神经元的人脑到底是如何思考的这个科学问题的探索还有很长的路要走。曾毅介绍了自动化所雄心勃勃的类人脑工程研究计划:现代科学的发展,已经可以让机器人与人工智能的研究从行为模拟,进步到对脑神经元的模拟上,至此人工智能研究将不再是猜测人脑是如何工作的。我们要从单个神经元的形态、活动的模拟开始,逐步构建神经微环路、脑区、直至全脑的模拟。我们希望做一个脑模拟系统,使机器真正能够像人一样具有高度协同的感知、思维、动作等能力。

  在脑微观尺度模拟方面,中科院自动化所目前已经建立了小猫视觉神经网络模拟系统、小鼠记忆模拟系统等。

  类脑智能的发展基础,不仅有对人类大脑的了解和模拟,也跟现代互联网技术的发展密切相关。2010年后因为互联网的发展,大规模知识图谱火起来了。当数以亿计的知识结合在一起,就形成了大规模知识图谱。有了大规模的知识,不再是简单查询,可以形成基于大规模知识图谱的语言理解。过去所有的知识都是人来编写,而2012年后,谷歌、百度、搜狗等多款搜索引擎,都可以帮助用户从信息中提取知识、运用知识解决问题。这是知识工程,特别是语言自动处理、理解理论与技术高速发展的结果。

  中科院自动化研究所从2007年开始,承担国家863项目跨媒体搜索关键技术研究及服务产品开发,建立了便于计算的语义网知识库和概念本体知识库,实现知识库的自动构建与更新。

  能学习思考,甚至拥有情感的机器人也许只是科幻片中的主角,但其背后的数据分析与处理工具已不再是遥不可及的技能。如今,互联网已经进入智能化时代,能够识别我们提供的词汇、句子、语音、图片,不远的将来,曾毅的愿望或许将变成现实:要让每个家庭都拥有至少一台有大脑、会思考的机器人。

  图片说明:

  ①上肢康复机器人用游戏帮助人们进行上肢康复训练。

  ②会打乒乓球的机器人,让人忍不住跃跃欲试。

  ③会玩魔方的机器人每次表演都吸引小朋友们围观。

  图片说明:

  ④智能小汽车遇障急停,小朋友们玩得不亦乐乎。

  ⑤王坤向记者介绍手术导航机器人的工作原理。

  ⑥助老智能机器人可以识别7种日常动作和手势,替老人服务。

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