蔡則蘇：改寫人類文明的表情

通訊員 師延路 本刊記者 石芳芳

在人類的發(fā)展歷程中，科學(xué)技術(shù)總是扮演著歷史推動者的角色。每一次技術(shù)革命，都引領(lǐng)人類邁進新的時代。技術(shù)的創(chuàng)新帶來的價值，史無前例地達到了極致。

專家簡介：

蔡則蘇，副教授，2006年獲得哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機應(yīng)用技術(shù)工學(xué)博士學(xué)位，機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）博士后?，F(xiàn)為中國人工智能學(xué)會智能機器人專業(yè)委員會委員、中國人工智能學(xué)會機器人足球工作委員會委員、中國計算機學(xué)會會員、中國宇航學(xué)會會員、黑龍江省機器人學(xué)會常務(wù)理事。曾擔(dān)任貴州億豐升華科技機器人有限公司技術(shù)總監(jiān)、江蘇久祥汽車電器集團公司技術(shù)總監(jiān)。

獲得黑龍江省自然科學(xué)獎二等獎1項（排名第一）、黑龍江省高等學(xué)校自然科學(xué)獎一等獎1項（排名第一）、中國人工智能學(xué)會2012～2013年度最佳青年科技成果獎1項、徐州市科技進步獎三等獎1項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，其中SCI/EI/ISTP檢索60多篇，出版專著1部，獲得多項世界杯機器人冠軍。獲得國家發(fā)明專利授權(quán)2項，申報國家發(fā)明專利9項（已公示3項，已受理6項），獲得軟件著作權(quán)3項。

計算機不僅應(yīng)該去做人類指定它做的事，還應(yīng)該可以獨自以最佳方式去解決許多事情。為了研究這個問題，許多科學(xué)家都曾耗盡了自己一生的心血。

第二次世界大戰(zhàn)期間，英國數(shù)學(xué)家圖靈發(fā)明了一種機器，一種破譯敵方通訊的系統(tǒng)，這種機器成了現(xiàn)代機器人的鼻祖。后來，圖靈用一生去幻想制造出一種會學(xué)習(xí)、又智能的機器。

技術(shù)革新，同步改寫著人類文明的表情，也將智能服務(wù)機器人的研究者——哈爾濱工業(yè)大學(xué)副教授蔡則蘇，推向了時代的最前沿。

創(chuàng)新驅(qū)動 奠定基礎(chǔ)

機器人的誕生和機器人學(xué)的建立及發(fā)展，是自動控制領(lǐng)域最具說服力的成就，也是20世紀人類科學(xué)技術(shù)進步的重大成果。機器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)交叉和綜合的體現(xiàn)，先進機器人的發(fā)展代表著國家綜合科技實力和水平，因此目前許多國家都已經(jīng)把機器人技術(shù)列入本國21世紀高科技發(fā)展計劃。

我國從20世紀80年代開始涉足機器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。1986年，我國開展了“七五”機器人攻關(guān)計劃，1987年，我國的“863計劃”將機器人方面的研究開發(fā)列入其中。

近年來，多機器人協(xié)作越來越受到人們的關(guān)注，分布式系統(tǒng)之所以能引起這么大的興趣，主要原因是多機器人系統(tǒng)能完成單個機器人很難完成的任務(wù)，而且更加靈活，容錯力強。另外，多機器人系統(tǒng)可以借鑒社會科學(xué)中的一些基本問題的解決方法以及生命科學(xué)中的基本理論，因此，多機器人系統(tǒng)的研究具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但這其中還有很多問題亟待解決。

2006年，蔡則蘇剛剛博士畢業(yè)，就投入到智能服務(wù)機器人領(lǐng)域的研究之中，主持了國家“863計劃”項目“分布式多機器人合作與競爭機制及其應(yīng)用技術(shù)”。項目從硬件角度提出一種基于多智能體系統(tǒng)理論的多機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從軟件角度提出一種基于BDI框架的多機器人合作與競爭體系結(jié)構(gòu)。

為了提高合作效率及避免沖突，他們首先提出基于合同網(wǎng)協(xié)議的任務(wù)分配算法，其次研究基于免疫遺傳算法的合作進化策略及基于勢函數(shù)和競爭優(yōu)先級的共享資源沖突消解算法。

為了解決環(huán)境探索及運動目標的識別與跟蹤問題，蔡則蘇課題組研究了基于概率掃描匹配的多機器人SLAM技術(shù)。最后將這些技術(shù)集成后開發(fā)出多機器人追捕逃跑目標的演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)既是一個多機器人系統(tǒng)的技術(shù)性能測試平臺，又是一個應(yīng)用領(lǐng)域的演示系統(tǒng)。既開辟了多機器人系統(tǒng)的新的應(yīng)用領(lǐng)域，又作為試驗平臺驗證了項目提出的各種關(guān)鍵技術(shù)的可行性與正確性，為蔡則蘇后來在智能機器人領(lǐng)域的研究奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

2011年，蔡則蘇又承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金項目“基于量子隨機博弈論的三維未知環(huán)境下多機器人合作與競爭問題研究”。

幾年來，項目組首先對移動機器人的運動學(xué)、動力學(xué)等關(guān)鍵技術(shù)進行研究，并集成建立三維虛擬仿真平臺。其次，項目組利用隱式馬爾科夫拓撲地圖實現(xiàn)不同度量地圖之間的拼接，研究多機器人系統(tǒng)中三維同時定位與地圖創(chuàng)建和協(xié)作同時定位與地圖創(chuàng)建技術(shù)，對未知環(huán)境進行探索，創(chuàng)建混合環(huán)境地圖，搜索獵物。在發(fā)現(xiàn)獵物后，采用量子拍賣和量子協(xié)作強化學(xué)習(xí)方法分配追捕任務(wù)，建立動態(tài)聯(lián)盟并分配角色，將復(fù)雜的多局中人量子隨機博弈問題分解成一系列易于解決的二局中人量子博弈問題。最后，根據(jù)追捕者角色，建立追捕者的策略集和獵物的策略集，根據(jù)各自的收益函數(shù)，選擇最優(yōu)均衡解。最后通過三維仿真平臺和實際多機器人系統(tǒng)考察方法的實用性和有效性。

多機器人追捕問題是研究多智能體機器人系統(tǒng)中多機器人協(xié)調(diào)與協(xié)作問題的理想平臺。該項目主要通過將三維未知環(huán)境下多機器人追捕多獵物問題看成是有限理性的多局中人的隨機博弈問題。

智慧凝聚 光芒綻放

隨著機器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，機器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進入人類的工作和生活領(lǐng)域，另外，隨著需求范圍的擴大，機器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化。高端系統(tǒng)具有明顯的仿生和智能特征，其性能不斷提高，功能不斷擴展和完善；各種機器人系統(tǒng)便逐步向具有更高智能和更密切與人類社會融洽的方向發(fā)展。

蔡則蘇承擔(dān)的江蘇省科技支撐計劃項目“基于環(huán)境認知的家庭服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”旨在通過研究家庭服務(wù)機器人環(huán)境認知、同時定位與地圖創(chuàng)建、情感識別等關(guān)鍵技術(shù)，建立適合中國未來家庭生活的家庭服務(wù)機器人產(chǎn)品樣機，提高服務(wù)機器人對變化環(huán)境和多種任務(wù)的適應(yīng)性，以及自主服務(wù)能力等關(guān)鍵技術(shù)，進一步研制和開發(fā)助老/助殘服務(wù)機器人系列產(chǎn)品，對于提升老年人和殘疾人的生活質(zhì)量，緩解中國老齡化社會的危機，保證社會的和諧發(fā)展具有重要的意義。

項目主要是結(jié)合服務(wù)機器人科研機構(gòu)與企業(yè)的關(guān)鍵平臺，也是發(fā)展我國家庭服務(wù)機器人新工業(yè)戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時將推動智能機器人生產(chǎn)應(yīng)用中的環(huán)境感知、智能控制、人機交互、仿生研究等核心技術(shù)的發(fā)展，培育和推動服務(wù)機器人這一新興產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，使我國處于領(lǐng)先地位。同時服務(wù)機器人的相關(guān)核心技術(shù)還可以輻射到智能家電、智能玩具、智能安防、智能餐飲等眾多行業(yè)，提升相關(guān)產(chǎn)品的高科技附加值，對我國優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高自主創(chuàng)新能力和國家綜合競爭力具有積極而深遠的意義。

多年來，蔡則蘇不僅作為項目負責(zé)人主持并完成國家“863計劃”項目“分布式多機器人合作與競爭機制及其應(yīng)用技術(shù)”1項和國家重點實驗室項目“基于三維崎嶇地形的多機器人追逃問題研究”1項、國家自然科學(xué)基金項目“基于量子隨機博弈論的三維未知環(huán)境下多機器人合作與競爭問題研究”、江蘇省科技支撐計劃項目“基于環(huán)境認知的家庭服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”等項目，還多次為《機器人》《哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報》《哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報》《電子學(xué)報》和《中國郵電高校學(xué)報》（英文）評審論文，成為《機器人》、國際雜志《Applied Technology》的特邀遠程評審專家。

2004年，他帶隊出訪韓國，參加在韓國釜山舉辦的第9屆國際機器人足球大賽暨相關(guān)學(xué)術(shù)會議，獲得兩項機器人足球比賽世界杯冠軍；2005年帶隊出訪新加坡，參加在新加坡舉辦的第10屆國際機器人足球大賽暨相關(guān)學(xué)術(shù)會議，獲得1項機器人足球比賽世界杯冠軍。

“關(guān)注一個國家的科技就是關(guān)注其發(fā)展的動力，在前行的路上我們有革新的姿態(tài)，也有反省與梳理的回首。”蔡則蘇謙遜地說，“我常在想，怎樣能把團隊帶好，為國家科技發(fā)展做點大事?！边@不是一句空話，為了這句話，他奮斗了20多年，今后他依舊要繼續(xù)奮斗下去。