Sami Haddadin

科技的進(jìn)步推動(dòng)著工具的不斷創(chuàng)新。隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人解鎖了越來(lái)越多的技能，在人們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色，那么機(jī)器人該如何更好、更智能地與人類(lèi)進(jìn)行交互，引起了人們的關(guān)注。前不久，在2019世界機(jī)器人大會(huì)上，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所所長(zhǎng)Sami Haddadin，從專(zhuān)業(yè)角度解讀了機(jī)器人與人類(lèi)的“親密關(guān)系”。

“溫柔的”輕型機(jī)器人，就是說(shuō)機(jī)器人可以安全智能地與人類(lèi)環(huán)境進(jìn)行交互。這是一種新式的工具，未來(lái)將會(huì)成為人類(lèi)創(chuàng)造的最主要的工具之一。過(guò)去我們創(chuàng)造出了電腦，它能夠提升人類(lèi)的能力，比如從當(dāng)前的人工智能到以后的增強(qiáng)智能，也是在提高人類(lèi)的能力，讓人類(lèi)的能力比以前更強(qiáng)?，F(xiàn)在，機(jī)器人正在實(shí)現(xiàn)與人工智能的結(jié)合，今后可能會(huì)帶來(lái)新的發(fā)展方向。

“溫柔的”輕型機(jī)器人，就是說(shuō)機(jī)器人可以安全智能地與人類(lèi)環(huán)境進(jìn)行交互。這是一種新式的工具，未來(lái)將會(huì)成為人類(lèi)創(chuàng)造的最主要的工具之一。過(guò)去我們創(chuàng)造出了電腦，它能夠提升人類(lèi)的能力，比如從當(dāng)前的人工智能到以后的增強(qiáng)智能，也是在提高人類(lèi)的能力，讓人類(lèi)的能力比以前更強(qiáng)?，F(xiàn)在，機(jī)器人正在實(shí)現(xiàn)與人工智能的結(jié)合，今后可能會(huì)帶來(lái)新的發(fā)展方向。

科技創(chuàng)造出工具提升人類(lèi)的能力

簡(jiǎn)單回顧一下最近人工智能的發(fā)展進(jìn)程。人工智能能夠創(chuàng)造機(jī)器程序，甚至打敗一些復(fù)雜的比賽大師，比如圍棋大師，來(lái)自于Google的深度思維系統(tǒng)，AlphaGo，2016年在一場(chǎng)圍棋比賽中戰(zhàn)勝了韓國(guó)圍棋選手李世石。大家可能會(huì)問(wèn)，如果機(jī)器能夠打敗、勝過(guò)人類(lèi)，可以進(jìn)行這種運(yùn)算，但執(zhí)行下棋操作的不是機(jī)器人還是人類(lèi)，那么機(jī)器人接下來(lái)會(huì)發(fā)展到哪一步？1997年，深藍(lán)計(jì)算機(jī)與俄羅斯象棋大師加里·卡斯帕羅夫?qū)?zhàn)，最終贏得比賽，其中執(zhí)行下棋操作的也是人類(lèi)而非機(jī)器人。

進(jìn)行對(duì)比的話，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)二十年內(nèi)科技有了巨大的進(jìn)步，運(yùn)算是在虛擬世界進(jìn)行的，某些人類(lèi)設(shè)計(jì)出來(lái)的棋局招術(shù)和我們?cè)趯?shí)體社會(huì)當(dāng)中創(chuàng)造出來(lái)的交互是非常不同的。在現(xiàn)實(shí)中，兒童具有很強(qiáng)大的基本感官運(yùn)動(dòng)能力，我們?cè)撊绾巫寵C(jī)器人像人類(lèi)一樣擁有類(lèi)似的學(xué)習(xí)能力？我們可以給機(jī)器人一個(gè)鼓勵(lì)機(jī)制，如果機(jī)器人能夠拿著鑰匙走到門(mén)口，經(jīng)過(guò)十次以?xún)?nèi)的嘗試可以打開(kāi)門(mén)，那它就不用打掃客廳了，這樣的話，機(jī)器人在嘗試了六七次以后就真的成功了。

早期的一些機(jī)器人有著機(jī)器人的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，而且能夠應(yīng)對(duì)一些沒(méi)有預(yù)測(cè)到的事件，可以做沒(méi)有編程的工作。但是進(jìn)入實(shí)體環(huán)境之后，一般來(lái)說(shuō)環(huán)境是沒(méi)有重復(fù)性的，對(duì)于一些四歲孩童來(lái)說(shuō)很簡(jiǎn)單的事情機(jī)器人卻做不到，最好的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)都沒(méi)有做好。因?yàn)檎鎸?shí)世界中手的操作是實(shí)體智能，不僅僅是運(yùn)算能力，它們有兩種不同的任務(wù)復(fù)雜程度，包括生物的原則。如果從運(yùn)動(dòng)和操作的概念來(lái)看，這是非常簡(jiǎn)單的，即使是單細(xì)胞有機(jī)體，也可以進(jìn)行無(wú)人駕駛的自主運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)出現(xiàn)碰撞。

可以說(shuō)，手是人類(lèi)歷經(jīng)幾十億年流傳下來(lái)的一個(gè)非常棒的工具，只有大猩猩或者人類(lèi)才能使用這種工具進(jìn)行非常復(fù)雜的任務(wù)。所以說(shuō)，我們是在創(chuàng)造工具用以提升人類(lèi)的能力，也提升人類(lèi)的實(shí)際能力。因此，幾十年來(lái)對(duì)于機(jī)器人的研究中一直有運(yùn)動(dòng)和操作的概念。非常有意思的是，手和其它概念很難匹敵，比如認(rèn)知規(guī)劃能力和玩圍棋的能力。

機(jī)器是人類(lèi)的延伸

人工智能和機(jī)器人學(xué)的源頭是什么？歐洲文藝復(fù)興時(shí)期有一位天才——達(dá)·芬奇（da Vinci），他可以說(shuō)是機(jī)器人和人工智能的祖師爺了，因?yàn)檫_(dá)·芬奇知道人類(lèi)的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)是一種理論。如今，很多科研人員仍然在進(jìn)行研究，希望能夠創(chuàng)造出一些人類(lèi)的運(yùn)動(dòng)工具，也就是了解機(jī)械學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)和人類(lèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)制，但還存在一些復(fù)雜的情況。德國(guó)漢諾威的一位專(zhuān)家設(shè)計(jì)出了一個(gè)計(jì)算設(shè)備，能夠進(jìn)行四項(xiàng)基本運(yùn)算，還發(fā)明了二進(jìn)制代碼，因此這是一個(gè)非常重要的發(fā)明，可以理解運(yùn)算是通過(guò)機(jī)械觸發(fā)，而且是一種具象的表現(xiàn)。在了解實(shí)體智能和運(yùn)算智能之后，從某種角度來(lái)說(shuō)已經(jīng)對(duì)情緒和機(jī)器的關(guān)系有所了解。

機(jī)器是人類(lèi)的延伸?？茖W(xué)家發(fā)明計(jì)算機(jī)的本意不是想占用自己的時(shí)間，而是想讓計(jì)算機(jī)騰出自己在實(shí)驗(yàn)室做工作的時(shí)間，從而把自己寶貴的時(shí)間留下來(lái)去做別的事情，所以說(shuō)機(jī)器是人類(lèi)智能的延伸，如果我們?cè)O(shè)計(jì)出合適的機(jī)器人，就可以讓它們幫我們做一些事情。在過(guò)去的五六十年當(dāng)中，機(jī)器人領(lǐng)域取得了很多的具有里程碑意義的成績(jī)，比如1959年世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)明，日本發(fā)明的人形機(jī)器人，以及在過(guò)去二三十年中手術(shù)機(jī)器人的發(fā)明等。當(dāng)然，還有如今很多人都在談及的無(wú)人駕駛車(chē)輛，而最近一段時(shí)間內(nèi)，我們基本上是在研究和探討隨著深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)不斷快速發(fā)展中運(yùn)算和算法的進(jìn)步。

如今，機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，比如很多工廠中進(jìn)行焊接和涂裝主要使用的就是機(jī)器人，但是在做裝配的時(shí)候機(jī)器人的價(jià)格還是非常昂貴的，一臺(tái)需要好幾千歐元，對(duì)于中小企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)法承擔(dān)這種費(fèi)用，只有大型汽車(chē)行業(yè)或者工廠才能負(fù)擔(dān)得起。這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往是經(jīng)過(guò)十五年的研發(fā)才能進(jìn)行生產(chǎn)，因此整個(gè)研發(fā)投入過(guò)程也需要上億美元。非常有意思的是，現(xiàn)在市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人的銷(xiāo)售數(shù)量沒(méi)有達(dá)到好幾百萬(wàn)臺(tái)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年銷(xiāo)售的工業(yè)機(jī)器人大約是30萬(wàn)臺(tái)，應(yīng)用于各種各樣的場(chǎng)景。所以可以說(shuō)，這些先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)只被少數(shù)主要的工業(yè)企業(yè)所使用，而且只有他們才能負(fù)擔(dān)得起高昂的價(jià)格。

機(jī)器人與人類(lèi)的交互

其實(shí)，早期的機(jī)器人是沒(méi)有觸覺(jué)和視覺(jué)進(jìn)行實(shí)體交互的，比如它無(wú)法把鑰匙插進(jìn)鎖里，這就意味著生產(chǎn)裝配過(guò)程當(dāng)中沒(méi)法使用機(jī)器人，因?yàn)檫@項(xiàng)工作需要觸覺(jué)，比如要把螺絲在兩三分鐘之內(nèi)擰好，而這樣的事情在不久之前只有人類(lèi)才能做到。對(duì)于很多行業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，如果要大規(guī)模生產(chǎn)的話需要很多外包工作，比如電子生產(chǎn)領(lǐng)域以及其它新興生產(chǎn)行業(yè)，這種非常微妙的涉及觸覺(jué)的工作只能由人來(lái)做，因?yàn)槊總€(gè)人都有自己復(fù)雜的手系統(tǒng)。未來(lái)十年，我們的解決方案不是是否使用自動(dòng)化機(jī)器人，而是人機(jī)協(xié)同，人類(lèi)和機(jī)器結(jié)合在一起，從而使人類(lèi)的能力得到增強(qiáng)，創(chuàng)造更好的就業(yè)機(jī)會(huì)，制造出質(zhì)量更高的產(chǎn)品，而成本也會(huì)變得更低。

20世紀(jì)80年代，對(duì)于機(jī)器人的研究有一些想法就是如何讓機(jī)器人擁有觸覺(jué)，能夠進(jìn)行近距離的控制，像人類(lèi)一樣使用觸覺(jué)，非常微妙、智能地與世界交互，執(zhí)行操作、抓握和理解等行為。我們當(dāng)時(shí)提出這個(gè)想法是希望設(shè)計(jì)出一個(gè)可以學(xué)習(xí)的機(jī)器人，它的價(jià)格必須廉價(jià)，同時(shí)也要能夠走向機(jī)器人演化的下一個(gè)階段。我們的目標(biāo)是希望支持各種各樣工作場(chǎng)景中的人士，能夠讓機(jī)器人經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后熟練掌握工人的技術(shù)，但同時(shí)也會(huì)創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)，從而能夠取代人類(lèi)一些繁瑣的工作，讓人類(lèi)從中解放出來(lái)去做自己喜歡做的工作。

當(dāng)然，安全是一個(gè)先行因素，所以我們一定要關(guān)注安全這個(gè)問(wèn)題，比如一些法律規(guī)定，機(jī)器人是絕對(duì)不能傷害人的，而我們的研究也是關(guān)于開(kāi)發(fā)相關(guān)的技術(shù)，能夠讓機(jī)器人非常敏感，同時(shí)找到最安全的人機(jī)互動(dòng)方式。1936年有一部電影，叫做《摩登時(shí)代》，影片中描述了機(jī)器是怎樣幫助人工作，讓人使用更加方便的工具的。發(fā)明家想要發(fā)明一種機(jī)器，這種機(jī)器能夠自動(dòng)化提供工人的午餐，做到盡量的精確和高效。雖然這種機(jī)器還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)但至少呈現(xiàn)了一個(gè)概念，就是我們?cè)撊绾伍_(kāi)發(fā)一種技術(shù)能夠讓人們更方便地加以使用。

實(shí)際上，最傳統(tǒng)的自動(dòng)化應(yīng)該在20世紀(jì)50年代，就有機(jī)器人開(kāi)始使用了，而這一理論則是達(dá)·芬奇在17世紀(jì)提出的。在《摩登時(shí)代》這部電影中，機(jī)器最終出現(xiàn)了自己的問(wèn)題，所以機(jī)器不是完全安全的，越是復(fù)雜越是應(yīng)該考慮使用者該如何使用，所以20世紀(jì)80年代大家就開(kāi)始考慮這些東西，如何讓機(jī)器更好地讓使用者使用。比如，蘋(píng)果公司的電腦系統(tǒng)使用性很高，并且很容易被人們所理解。

對(duì)于這一目標(biāo)，我們追尋了十多年，我們還曾資助過(guò)慕尼黑的一家公司，他們也是做機(jī)器學(xué)習(xí)的，經(jīng)過(guò)十年的研究之后做得非常成功，最后生產(chǎn)出了一套機(jī)器系統(tǒng)，所有人都可以使用，即使是學(xué)校也可以使用這些系統(tǒng)來(lái)更好地培養(yǎng)自己的學(xué)生。也許從外部看起來(lái)它還是很像一個(gè)機(jī)器人，但是它的內(nèi)部有自己了不起的特性。此外，更為重要的一點(diǎn)就是價(jià)格，如何才能更便宜，從而讓所有的中小型企業(yè)都可以買(mǎi)得起這件設(shè)備。對(duì)此，我們希望能夠做出更多的突破，設(shè)計(jì)研發(fā)出這樣的系統(tǒng)。

首先，要像教兒童一樣教機(jī)器做最簡(jiǎn)單的工作，而這樣的系統(tǒng)應(yīng)該是安全的，就像是即使手里拿著一個(gè)釘子去刺氣球都應(yīng)該刺不破才對(duì)，這是中央神經(jīng)系統(tǒng)，應(yīng)該有非常扎實(shí)的基礎(chǔ)，能夠使用非常安全、非常本能的方式去保護(hù)人類(lèi)。我們需要對(duì)其進(jìn)行很好的規(guī)則設(shè)定，也就是符合規(guī)定的動(dòng)作，就像人們所遵循的方式一樣，應(yīng)該完全遵循規(guī)則行為。第一級(jí)別的AI可以解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但是對(duì)于它所沒(méi)見(jiàn)過(guò)的事情，它便不能解決。接下來(lái)就是這種設(shè)備是可以循序漸進(jìn)地去解決一些它沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的情況，在剛開(kāi)始接觸表面的時(shí)候進(jìn)行測(cè)量，像人類(lèi)一樣做出自己的反應(yīng)、感測(cè)和計(jì)算。

我們必須控制這些設(shè)備，保證整個(gè)過(guò)程能夠順暢進(jìn)行。這種機(jī)器人可以獨(dú)立于軟件和機(jī)器人的環(huán)境，控制自己的周邊，不管環(huán)境怎樣都可以進(jìn)行力和角度的調(diào)節(jié)，進(jìn)行非常高效的測(cè)試。最后就是需要去除人的因素，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，如果摸到講臺(tái)的話，就知道自己是站在講臺(tái)邊，那么機(jī)器能不能做到這樣，在一個(gè)順暢的環(huán)境當(dāng)中工作呢。人類(lèi)在兩三歲之后才能控制自己的身體，那設(shè)備能不能和我們所期待的一樣，可以更為協(xié)調(diào)地控制自己的身體，這也是值得我們進(jìn)行進(jìn)一步的研究的。

對(duì)于機(jī)器人的安全問(wèn)題，很重要的一點(diǎn)就是一定要控制動(dòng)作。當(dāng)人類(lèi)在空間中移動(dòng)時(shí)，有的時(shí)候會(huì)碰到線，而對(duì)于低級(jí)系統(tǒng)的AI來(lái)說(shuō)，它們可以做到像任何的工業(yè)機(jī)器人一樣，對(duì)精確度要求很高的情況下進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最為精確的標(biāo)準(zhǔn)。

在現(xiàn)實(shí)生活中，有很多工作看似無(wú)聊繁瑣，但還是需要人類(lèi)去做，比如像安裝電子元件之類(lèi)的工作。但是我們想讓人類(lèi)能夠從這些瑣碎中解放出來(lái)，去做其它一些有創(chuàng)造性的工作。很有意思的是，我們可以設(shè)計(jì)研發(fā)出機(jī)器人，讓它們幫助我們?nèi)プ鲞@樣的事情。比如拋光或者類(lèi)似的工作，這項(xiàng)工作人類(lèi)已經(jīng)做了二三十年，但實(shí)際上很無(wú)聊，我們就可以對(duì)機(jī)器進(jìn)行訓(xùn)練，讓機(jī)器以一種敏感、高效、安全的方式來(lái)做這些工作，而在這個(gè)過(guò)程中對(duì)機(jī)器人的控制也很重要。人類(lèi)如果沒(méi)有受到任何訓(xùn)練的話，能不能勝任這些機(jī)器人的工作？當(dāng)人類(lèi)和機(jī)器人在一起工作時(shí)，就形成了一個(gè)生產(chǎn)工藝，人和機(jī)器人是可以順暢地進(jìn)行合作的。主要是這樣的方式還可以在工廠當(dāng)中創(chuàng)造出更多的就業(yè)崗位，無(wú)論從哪個(gè)角度來(lái)看，這種方式都是卓有成效的。我們認(rèn)為技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)器人能力的提升，以及人機(jī)協(xié)同工作等，是一個(gè)非常大的進(jìn)步，但是我們必須往前再走一步。十五年前人們對(duì)機(jī)器人的恐懼比現(xiàn)在更大，但是事實(shí)證明，現(xiàn)在機(jī)器人確實(shí)幫助我們做了很多的工作，同時(shí)在未來(lái)，機(jī)器人也可以創(chuàng)造出更好的工作崗位，讓人類(lèi)擁有更美好、更高質(zhì)量的生活。

下一步要研究的就是機(jī)器人能不能很快地進(jìn)行學(xué)習(xí)呢？幾年前我們?cè)?jīng)在德國(guó)進(jìn)行過(guò)相應(yīng)的研究工作，當(dāng)時(shí)的想法是希望能夠讓機(jī)器人擁有像兒童一樣的學(xué)習(xí)能力。如今，能夠?qū)W習(xí)進(jìn)行各種操作的機(jī)器人是出現(xiàn)了，但是它們還沒(méi)有達(dá)到接近于人類(lèi)的智能水平。我們能不能在線進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)或者人工智能作業(yè)？曾經(jīng)有一個(gè)經(jīng)典的機(jī)器人方式，就是設(shè)計(jì)插孔的問(wèn)題，其中采用了強(qiáng)化學(xué)習(xí)的算法，也使用了人工的介入，這樣的機(jī)器人在5分鐘就已經(jīng)完成了任務(wù)，甚至勝過(guò)了成年人。

如今，我們可以讓機(jī)器人學(xué)習(xí)感官運(yùn)動(dòng)智能，但能不能把人工智能變成通用智能呢？比如，機(jī)器人像兒童一樣學(xué)習(xí)把鑰匙放進(jìn)鑰匙孔里的做法，當(dāng)它學(xué)會(huì)之后能夠把自己學(xué)到的知識(shí)傳遞到下一個(gè)機(jī)器人，也讓下一個(gè)機(jī)器人能夠完成同樣的任務(wù)。對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)這項(xiàng)知識(shí)需要五到十分鐘，要是傳遞給下一個(gè)機(jī)器人的話，下一個(gè)機(jī)器人可以不經(jīng)過(guò)任何學(xué)習(xí)就能夠把鑰匙插到鑰匙孔里面，而且這種鑰匙孔是下一個(gè)機(jī)器人從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)的。也許，未來(lái)我們可以實(shí)現(xiàn)這樣的事情，但現(xiàn)在，我們還需要進(jìn)行更多的研究與探索。

（本文根據(jù)德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所所長(zhǎng)Sami Haddadin在“2019世界機(jī)器人大會(huì)”現(xiàn)場(chǎng)演講整理而成，未經(jīng)演講人審閱）