機器人云與機器人學(xué)校?????

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機器人云與機器人學(xué)校?????

任福繼

（德島大學(xué)工學(xué)院智能信息系，日本 770-0855）

摘編自《科技導(dǎo)報》2012年9期：73~79頁，圖、表、參考文獻已省略。

0　引言

機器人的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段：在20世紀(jì)60年代，“機器人”僅僅出現(xiàn)在漫畫與科幻片等文藝作品中；從20 世紀(jì)70年代開始，工業(yè)產(chǎn)業(yè)用機器人研發(fā)并投入使用；從20世紀(jì)80年代開始到90年代，人形機器人逐漸進入研發(fā)領(lǐng)域。人形機器人雖尚未普及到普通家庭，但已經(jīng)部分實用化，例如在工廠內(nèi)勞作的產(chǎn)業(yè)機器人，Sony公司生產(chǎn)的寵物狗機器人Aibo，Honda公司研發(fā)的Asimo機器人，麻省理工大學(xué)研發(fā)的機器人玩具Huggable。近年來，人工智能領(lǐng)域?qū)W科的迅速發(fā)展推動機器人研發(fā)跨入一個嶄新的平臺：機器人與人類的近似逼真程度不僅僅局限于眼耳口鼻等外形方面，它們在所思所想所做等方面都開始模仿人類[1-2]。

由日本機器人研發(fā)企業(yè)Kokoro公司研發(fā)的Actroid-DER是一款具有逼真人類女性外表的仿真機器人[3]，雖然具有真假難辨的外表，使第一次見到“她”的人會被“她”逼真的外表與表現(xiàn)震驚，但作為人類最顯著的特征——語言能力，Actroid-DER的表現(xiàn)令人失望，在與人的溝通過程中，人們會逐漸感到與她交流的距離感。但Actroid 型機器人可能代表了新一代人形機器人的發(fā)展方向。

未來的機器人發(fā)展已經(jīng)超越了設(shè)計簡單的程序輸入式的工業(yè)機器人初衷，而是致力于將機器人打造的更為自主，更容易被人接受，使其能夠如真人一樣在學(xué)校、家庭、辦公室扮演角色，承擔(dān)任務(wù)。為了讓機器人更容易被人接受，需要的不僅僅是機器人的運算速度和推論水平——智商，更需要的是機器人與人交流溝通的能力——情商。在機器人與人的交流過程中，機器人需要觀察和理解人類的情感（語言、語音、生理、表情等），并做出對應(yīng)的情感反饋。因為機器人在擁有人類的外觀面貌體征后，人類對其的期望就是機器人同樣擁有人類的“心”，可以與人類用“心”交流。用“心”交流就需要真正的理解人類情感，因此，融合情感的智能是機器人智能的未來發(fā)展方向，也是跨越“詭異之谷”[4]的途徑。

機器人未來在人類的生活中必然將發(fā)揮越來越重要的作用，同時也會帶來一系列的問題。在融入人類生活空間的過程中，機器人必須感知、察覺并處理不同的陌生環(huán)境，根據(jù)外界環(huán)境輸入的信息，在自身預(yù)先存儲的外部世界的場景中進行智能分析。問題在于，機器人是否需要存儲所有的知識？當(dāng)前隨著云計算的迅速發(fā)展，機器人本身運算能力的局限性可以利用云計算解決；其次，在云計算的支持下，機器人為人類提供服務(wù)的過程中，人類是否會關(guān)心具體是哪個機器人為其提供服務(wù)？人類更關(guān)心的是機器人提供的服務(wù)質(zhì)量而不是機器人本身；再次，機器人參與人類生活后，會對人類生活或人際關(guān)系產(chǎn)生什么影響？ 如日本帕羅（Paro）[5]機器人公司生產(chǎn)的機器人小海豹本意是為了在日本大地震后安撫老人，但因為擔(dān)心會讓老人與其他老人疏遠而被日本一家養(yǎng)老院禁止使用。類似的憂慮也開始針對未來照看嬰兒的機器人保姆。受此牽連，理想浪漫型機器人的嘗試也進展緩慢。機器人在參與人類生活、為人類提供服務(wù)的過程中，機器人不能僅僅作為單向的服務(wù)提供者，人類需要更多的參與到與機器人的互動中。機器人可以在與人類的互動中（建立在機器人可以融合情感與人交流，并且人類可以接受機器人的基礎(chǔ)上）學(xué)習(xí)到更多的包括情感在內(nèi)的知識。

HERB（Home Exploring Robotic Butler）是由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)與英特爾匹茲堡實驗室合作研發(fā)的“家庭探索機器人管家”，是服務(wù)型機器人的樣本機[6]。研究者嘗試讓HERB在未來可以承擔(dān)起照料老人和殘疾人的職責(zé)。機器人HERB為了融入人類的生活空間，就必須感知、察覺并處理不同的陌生事物，并且完成特定的任務(wù)（如照顧老人、端茶、按摩捶背）等。人類是否愿意信任機器人并將類似的日常工作全部托付給機器人？另外，HERB機器人的手臂需要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)，例如可以力度適中的為被照顧的老人按摩捶背，而不至于發(fā)生力氣過大傷害人類的事故。人類對于機器人的信任類似于人與服務(wù)人員之間的信任，需要建立在具有公信力的認證平臺基礎(chǔ)上。經(jīng)過認證滿足一定硬件需求（例如HERB的手臂），可以提供相應(yīng)的服務(wù)（按摩捶背）。經(jīng)過認證的機器人可以從服務(wù)器獲取相應(yīng)的服務(wù)知識（軟件程序）并為人類提供服務(wù)。

以HERB機器人為例，未來先進智能機器的發(fā)展愿景為：HERB機器人首先要具有兼具情感與智能——先進智能，可以與人類交流溝通，被人類接受（跨越“詭異之谷”）；其次，為了給人類提供相應(yīng)的服務(wù)，HERB需要滿足一定的硬件條件，并通過具有公信力的認證；HERB的服務(wù)知識可以從服務(wù)器獲得，也可以從其他HERB機器人獲得。更重要的是，人需要更多的參與到機器人的知識獲取過程中，這是應(yīng)強調(diào)的自然智能的一個側(cè)面。通過與人的溝通交流，根據(jù)人的情感反饋，機器人可以學(xué)習(xí)到個性化知識，共享給服務(wù)器或者其他機器人，從而進一步提高機器人的服務(wù)質(zhì)量和人機的互動關(guān)系?；诖嗽妇?，提出先進智能機器的概念，將情感與智能融合，進一步推進人工智能的發(fā)展；結(jié)合云計算、先進智能機器與人機人互動，提出機器人云的概念。在機器人云的概念中，強化了服務(wù)的概念并引入了人機人（情感）互動；同時面向機器人云提出全新的機器人學(xué)校的概念。機器人學(xué)校作為標(biāo)準(zhǔn)的認證體系，除了對為人類服務(wù)的機器人提供認證，更重要的是作為服務(wù)器與機器人交換信息，機器人從服務(wù)器獲取知識與能力，服務(wù)器根據(jù)機器人反饋調(diào)整和豐富知識庫；人在機器人云與機器人學(xué)校的框架體系中是一個很重要的環(huán)節(jié)，機器人與人的互動是機器人自主學(xué)習(xí)、獲取知識、進化的重要途徑。

1　先進智能機器

機器人變得越來越“聰明”，并可以做到以前所做不到的事情。但未來的機器人不僅僅需要智商，更需要情商，才能真正地融入人類、為人類所接受，從而為人類服務(wù)。據(jù)此提出先進智能機器的概念[7]。智能科學(xué)是生命科學(xué)與信息科學(xué)前沿交叉學(xué)科領(lǐng)域，先進智能不僅僅是研究自然智能與人工智能的前沿領(lǐng)域，還融合了情感，因此先進智能機器是融合了智能和情感的新型機器，其軟件成本遠遠大于硬件成本，而智商和情商大于某一閾值[7]。

隨著機器人的發(fā)展，機器人已經(jīng)可以做到簡單的“智能”，例如HERB接收到取一個未見過的新的物體的命令時，會根據(jù)之前學(xué)習(xí)的規(guī)則自主的判斷：“該物體是否有把手？是否容易破碎？”形成針對該物體的策略，并指導(dǎo)具備壓力感應(yīng)功能的手臂行動。HERB在可控的實驗環(huán)境中進行探索，而現(xiàn)實環(huán)境更加復(fù)雜并且快速變化，機器人需要具備學(xué)習(xí)能力，適應(yīng)環(huán)境變化。東京工業(yè)大學(xué)研發(fā)了一種能夠“自主學(xué)習(xí)”的機器人，他們的機器人將瓶子中的水倒進杯子，這是事先編好的程序。在此之后，他們又要求機器人將杯子中的水冷卻。機器人思考之后放下瓶子，拿起冰塊放入杯子中。具備學(xué)習(xí)能力意味著機器人在編程時只需擁有非?；A(chǔ)的所謂先驗知識，隨著時間的推移和不斷學(xué)習(xí)，機器人可以掌握更多的新穎知識，無需額外編程。這一點與人類相似：人類在出生時所具備的知識非常有限，一生都在不斷學(xué)習(xí)，不斷積累和掌握新知識。

機器人可以自主獲取信息、提煉知識，并在此基礎(chǔ)上生成策略并指導(dǎo)行動，并具有人工智能。未來人工智能并不能僅僅局限于拿杯子和冷卻水這種簡單的任務(wù)，機器人要具有更為先進的智能，甚至進入人類復(fù)雜而神秘的精神領(lǐng)域。范德堡大學(xué)與華盛頓大學(xué)合作研發(fā)了一個可以與自閉癥患兒玩簡單球類游戲的原型機器人，能通過心跳、出汗與注意力等生理信息來判斷兒童情緒，根據(jù)情緒的變化調(diào)整游戲內(nèi)容。這是在情感交互上的一個簡單嘗試，嘗試知曉他人的思想和感受，調(diào)整自身的行為做出回應(yīng)。人類對于機器人是否具有真正的智能，是否能真正的接受機器人，不僅僅在于人類如何觀察和對待他們，更重要的是在于機器人如何與人類交互，尤其是融合情感的交互，也就是機器人是否具有“情商”。融合了情感的交互才能讓機器人真正的融入人類，真正的被人類接受。人類的情感不僅僅表現(xiàn)在心率、出汗、注意力、腦波等生理信息中，還表現(xiàn)在人類交流時的肢體、表情、音調(diào)、語言文字中。要理解和模仿人類的情感，就需要處理人類交流過程中的各種情感信息。據(jù)此提出先進智能機器的概念，融合了情感與智能的先進智能是人工智能未來的發(fā)展方向。圖1揭示了一種先進智能生態(tài)圖[7]，但它需要在今后的研究中不斷趨于完善。

先進智能機器融合了情感與智能。而在機器人的智能發(fā)展過程中，日本機器人研發(fā)先驅(qū)森昌弘提出所謂的“詭異之谷”[4]?！霸幃愔取敝傅氖钱?dāng)機器人在外觀上越來越逼近人類的時候，這種與人“形似”就會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榕懦狻o論機器人內(nèi)部構(gòu)造多復(fù)雜，智能有多高，人類容易將其看成是“冰冷的怪物”。從先進智能角度來看，最直接的原因是機器人與人的溝通缺乏情感，缺少與人類建立起“信任”的基礎(chǔ)——心。隨著先進智能機器研究的發(fā)展，機器人可以學(xué)習(xí)和理解人類情感，并在與人的溝通互動中表現(xiàn)出類似人的情感。這樣一來，人類對于機器人的排斥也會慢慢消除從而跨越“詭異之谷”。

先進智能機器融合了智能與感情。而阿基莫夫三定律是針對沒有情感的機器人的行為規(guī)則做出的定義。在有情感參與之后，阿基莫夫三定律可能只能作為最基本的要素存在。融合情感和智能的先進智能無疑是未來人工智能的發(fā)展方向，而人類需要進一步關(guān)注的是，隨著情感要素的融入，機器人能否類似人類做出感性超越理性的“沖動”行為，是否需要對機器人的情感做出進一步的約束（機器人的情感是作為先進智能的一個要素存在，因此情感需要在智能的可控范圍內(nèi)，而不能超越智能）。本文不討論這個哲學(xué)層面的問題。

在先進智能機器與具有情感機器人的研發(fā)方面，日本德島大學(xué)任福繼研究室基于“心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)”開發(fā)出了具有情感的導(dǎo)覽機器人，進行情感的認知與創(chuàng)生，并與人進行融合情感的互動交流，在具有情感的先進智能機器人研究領(lǐng)域進行了嘗試（圖2）[8]。本文初步探討機器人云和機器人學(xué)校并給出今后的研究方向。

2　機器人云

2.1 云計算

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的、大眾參與的計算模式，其計算資源（數(shù)據(jù)資源、計算能力、存儲能力、交互能力）是動態(tài)、可伸縮、且被透明虛擬化的，以服務(wù)的方式提供。提供計算資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源或服務(wù)在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，不斷擴展。“云”可理解為“多”“大規(guī)?！薄！霸啤笔且恍┛梢宰晕揖S護和管理的虛擬計算資源，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、寬帶資源等等?！霸啤睂τ谟脩魜碚f是虛擬的，用戶關(guān)注的是云中的服務(wù)。云計算可以整合互聯(lián)網(wǎng)上的資源，為用戶提供更快捷的服務(wù)資源。

2.2 機器人云與云機器人

2.2.1 云機器人

將機器人與外部計算機相連接的想法出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代，東京大學(xué)Masayuki Inaba提出“遠程大腦”（remotebrain）概念[9]。云機器人將這一概念進一步深入，將探索實現(xiàn)更加廉價的計算方式和無處不在的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

在Humanoids 2010會議上，卡耐基梅隆大學(xué)教授JamesKuffner提出“云機器人”的概念，引起廣泛討論。云機器人就是云計算與機器人學(xué)的結(jié)合。就像其它網(wǎng)絡(luò)終端一樣，機器人本身不需要存儲所有資料信息，或具備超強的計算能力，只是在需要的時候可以連接相關(guān)服務(wù)器并獲得所需信息。云機器人并不是指某一個機器人，也不是某一類機器人，而是指機器人信息存儲和知識獲取方式。例如，機器人通過攝像頭可以獲取一些周圍環(huán)境的照片，上傳到服務(wù)器端，服務(wù)器端可以檢索出類似的照片，可以計算出機器人的行進路徑來避開障礙物，并可以將這些信息儲存起來，方便其它機器人檢索。所有機器人可以共享知識數(shù)據(jù)庫，增強機器人的自我學(xué)習(xí)能力并減少開發(fā)人員的開發(fā)時間?；谠朴嬎憧蚣艿臋C器人，具有更強大的數(shù)據(jù)處理能力。利用云計算技術(shù)，云機器人能夠?qū)⒂嬎懔看蟮娜蝿?wù)（例如語言處理、圖像識別、語音識別等）提交到遠程云服務(wù)器上進行，同時利用云計算提供的服務(wù)擴展自己的知識庫與能力。

最近，在云機器人的研究領(lǐng)域，歐洲科學(xué)家啟動了RoboEarth（機器人地球）計劃，試圖讓機器人共享信息并存儲它們的發(fā)現(xiàn)[10]。這意味著機器人很快將擁有自己的互聯(lián)網(wǎng)和維基百科，當(dāng)機器人執(zhí)行任務(wù)時，它們能下載數(shù)據(jù)，并尋求其他機器人的幫助，更快地在新環(huán)境下工作。研究人員希望，該研究能通過給機器人裝備人類創(chuàng)造出來的、不斷豐富的知識庫，讓機器人更快地為人類服務(wù)。法國GostaiNet機器人公司建立的云機器人框架，機器人可以進行語音識別、臉部檢測、視頻采集、語音合成及其他遠程任務(wù)。新加坡ASORO實驗室已經(jīng)構(gòu)建能生成3D場景的云計算框架，機器人能進行同步定位和映射，比依賴他們自身攜帶的計算機要快很多。Google利用小型移動設(shè)備作為機器人的聯(lián)網(wǎng)大腦，擴展機器人本身的能力。清華大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)等開始在云機器人領(lǐng)域開展研究。云機器人比普通機器人更輕便、便宜、聰明。云機器人能將數(shù)據(jù)送進一個大的知識庫中，與這個知識庫交互，分享知識，學(xué)習(xí)新的事物和行為。

當(dāng)然云機器人也有其缺陷，例如控制機器人的動機主要依賴于傳感器以及反饋，這無法通過云來實現(xiàn)；此外，基于云的應(yīng)用速度可能會變慢，或者無法容易得到，如果機器人過于依賴云，云端過于龐大和臃腫，機器人將變得“愚蠢”。

2.2.2 機器人云

在機器人逐漸走進人們?nèi)粘Ｉ畹倪^程中，人們關(guān)心如何更快的得到相應(yīng)的高質(zhì)量服務(wù)及服務(wù)效率，而不會關(guān)心機器人（一個機器人或者多個機器人協(xié)同完成）如何獲取知識（從服務(wù)器獲取知識或者本身存儲的特定知識）完成任務(wù)。機器人是服務(wù)的提供者，人類需要的是機器人的服務(wù)，這與云計算中的“云”概念類似，從而提出“機器人云”概念，是將機器人集群虛擬化、透明化，在機器人云中，機器人與其提供的服務(wù)都在云中，人們直接接觸的是機器人所提供的服務(wù)。機器人云框架封裝了服務(wù)器端、機器人集群、機器人的服務(wù)。人們不必關(guān)心機器人如何獲取知識完成服務(wù)，甚至不必關(guān)心具體是哪個機器人完成。例如郵差機器人云，當(dāng)人們需要郵寄物品，并不需要指定具體哪臺機器人提供郵寄服務(wù)，只需要向機器人云發(fā)出請求，機器人云會快速安排就近機器人提供高效率的服務(wù)。在機器人云中的機器人，可以自主學(xué)習(xí)、獲取知識、共享知識，通過機器人云協(xié)同工作，高效率的提供服務(wù)。機器人可以將知識共享至服務(wù)器，而服務(wù)器也是機器人云的一部分，負責(zé)知識存儲與調(diào)度，是一些可以自我維護和管理的虛擬計算資源，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、寬帶資源等。

機器人云中的機器人是先進智能機器，先進智能機器的關(guān)鍵在于與人類的融合情感的互動與自我學(xué)習(xí)。因此人的參與是機器人云框架中的一個重要環(huán)節(jié)。服務(wù)器端存儲了先進智能機器人所具有的基礎(chǔ)情感信息，為人類提供服務(wù)的過程是融合情感的互動過程，而機器人會收集和學(xué)習(xí)人類情感，同時反饋到服務(wù)器（圖2）。因此機器人云是一個面向具有情感的先進智能機器人服務(wù)的廣泛概念。機器人云的概念涵蓋了服務(wù)器集群、機器人集群、服務(wù)群集和人類，涉及到機器人與服務(wù)器端的交互、機器人與機器人的交互、機器人與人交互，包括了知識存儲、知識獲取和共享、服務(wù)。

2.3 機器人云路線圖

機器人云概念框架（圖3）中，包含了先進智能數(shù)據(jù)資源與能力池、機器人集群、人類等模塊及其模塊間的互動與反饋等。機器人集群執(zhí)行任務(wù)時，可從先進智能數(shù)據(jù)資源與能力池下載數(shù)據(jù)，或通過機器人之間的交互與知識分享尋求其他機器人的幫助，更快地在新環(huán)境下工作。先進智能數(shù)據(jù)資源與能力池本身是“云”，其整合了包含機器人各種能力與數(shù)據(jù)的服務(wù)器。機器人從先進智能數(shù)據(jù)資源與能力池獲得與人交互和為人服務(wù)的能力，融合情感為人類提供服務(wù)，同時判斷和學(xué)習(xí)人類情感（語言、聲音、表情、肢體和生理現(xiàn)象）反饋，根據(jù)人類的反饋調(diào)整合成情感與服務(wù)方式。在機器人云中，情感的判斷與合成即情感計算無處不在，因此需要對先進智能中的情感的判斷與合成方式制定標(biāo)準(zhǔn)，從而機器人可從服務(wù)器獲得已有情感判斷與合成知識，同時將學(xué)習(xí)到的新的情感上傳反饋到數(shù)據(jù)資源池；機器人之間可以互相交換與分享情感知識；機器人與人之間可以融合情感互動。

在機器人云概念框架中，先進智能中的情感因素發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。有了情感，人類才容易接受機器人，并與機器人互動，機器人將與人類的融合情感的互動知識與數(shù)據(jù)資源以及其他機器人之間交流，從而構(gòu)建起整個機器人云的概念體系。在機器人云概念體系中，因為先進智能的情感要素的融入，并且人在其中同樣是一個重要環(huán)節(jié)，機器人除了不斷學(xué)習(xí)，提高其“智商”，還不斷通過與人的互動，提高“情商”，因此不會輕易出現(xiàn)“詭異之谷”的現(xiàn)象。

2.4 機器人云理論

在機器人云框架體系中，先進智能機器是構(gòu)建機器人云的基礎(chǔ)，而先進智能機器中的情感則是構(gòu)建機器人云框架的關(guān)鍵。在機器人云中，情感知識可共享與復(fù)用，并可以在服務(wù)器與機器人間、機器人與機器人間、機器人與人間交換。因此情感計算在云框架體系中是關(guān)鍵。在情感計算領(lǐng)域，德島大學(xué)教授任福繼提出了“心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)”，以此來認知人類的情感，并創(chuàng)生機器情感[2]。特別在基于語言表達、聲音、面部表情的情感識別和判斷方面已經(jīng)進行了一些有意的嘗試[12-14]。提出的“人類情感認知與機器情感創(chuàng)生”理論模型為先進智能機器人、包括護理機器人、會話機器人奠定了基礎(chǔ)，并可能以此為基礎(chǔ)構(gòu)建機器人云框架體系。

機器人云框架體系中的先進智能融合了人工智能與自然智能，把傳統(tǒng)人工智能與計算智能以及行為智能結(jié)合進行研究。在這個研究中，一個重要的課題是如何進行“數(shù)據(jù)”、“信息”、“知識”和“智能”之間的轉(zhuǎn)換。這里要強調(diào)的是自然語言理解將貫穿于“數(shù)據(jù)”、“信息”、“知識”和“智能”轉(zhuǎn)換過程的始終。自然語言處理是人機交互的基礎(chǔ)，同時自然語言理解是人機交互的最終目標(biāo)。在機器人云框架體系中，在資源與能力池中融合了自然語言處理的能力，其中包括自然語音的理解與文本的理解。自然語言從語音上講，不僅僅在不同語種之間存在差異，在同樣的語種中，同樣存在差異。如中國各地的方言。機器人到達一個陌生地方，首先要“克服語言障礙”，從而與人進行交互，才能進一步學(xué)習(xí)知識、提供服務(wù)并與人類互動。在機器人云框架體系內(nèi)，機器人首先與服務(wù)器或附近機器人進行交互，得到所在地點的相關(guān)的特征信息，從附近機器人或者直接從服務(wù)器中獲得相應(yīng)的方言識別與合成能力，進一步與人進行交流。自然語言理解的文本處理，包含了針對不同語言文本的自然語言處理能力，其中包括情感抽取、主題抽取、關(guān)鍵詞抽取、篇章理解、機器翻譯等。在與人的交流互動中，自然語言處理能力高低決定了機器人的智能與情感的高低程度。例如，自然語言處理的能力對陪護機器人尤其重要，機器人首先需要正確理解人類的意圖，接下來才能按照正確的意圖行動。

3　國際機器人學(xué)校在未來

10年內(nèi)，機器人將會在人類的生活中發(fā)揮越來越重要的作用。人們可能會思考這樣的問題：機器人如何得到人類足夠的信任，使人類安心地將所有的日常生活托付給機器人？機器人能否（有無必要）做到全能，即成為在功能（硬件）和服務(wù)（軟件）方面的多面手？機器人如何獲取知識以及是否有能力獲??？機器人的知識和資源的獲取和共享采用什么標(biāo)準(zhǔn)？這些問題決定了機器人能否迅速的走進人類的生活，更好的為人類服務(wù)。

3.1 機器人學(xué)校

智能機器人的研發(fā)幾乎沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，大部分機器人研究者都讓機器人用自己研發(fā)的方式和標(biāo)準(zhǔn)來積累數(shù)據(jù)與資源，機器人都采用自己的方式來看待周圍的世界，這就讓機器人很難共享人類已經(jīng)創(chuàng)造的豐富知識。在人類的知識進化過程中，人剛出生是一張“白紙”，人類需要對嬰兒進行教育，將已有的經(jīng)驗和知識系統(tǒng)化循序漸進的教給嬰兒，而嬰兒在接受知識的同時基于學(xué)習(xí)到的知識和能力逐漸自我學(xué)習(xí)，從而在社會中生存。這種為人類提供系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識的環(huán)境就是學(xué)校。對于機器人而言，為了構(gòu)建機器人云框架體系，在機器人云框架內(nèi)部，所有的機器人與服務(wù)器、機器人與機器人之間的知識共享與交換需要有標(biāo)準(zhǔn)。此外，機器人云框架體系外的機器人要加入到機器人云框架體系內(nèi)部，也需要滿足一定的硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)。機器人要得到人的信任，也需要經(jīng)過公認的標(biāo)準(zhǔn)和機制對機器人的軟件和硬件進行認證。因此基于機器人云，提出機器人學(xué)校的概念。

按照人們對學(xué)校的定義，機器人學(xué)?？梢哉J為是一個按照一定的程序，專門用來教育和培養(yǎng)機器人，使其具有一定知識、具備學(xué)習(xí)能力并富有教養(yǎng)的地方。也可以說，機器人學(xué)校是面向先進智能機器人的數(shù)據(jù)池、資源池、服務(wù)集群以及面向機器人知識編碼規(guī)范與認證標(biāo)準(zhǔn)體系的統(tǒng)稱。機器人學(xué)?；跈C器人云，同時也是構(gòu)建機器人云框架體系的要素。機器人學(xué)校應(yīng)是國際公認的、被公眾所接受的體系與機構(gòu)。機器人學(xué)校為機器人云框架體系的構(gòu)建，提供了體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的編碼規(guī)范。在機器人學(xué)校的概念中，主要包括四方面的內(nèi)容：入學(xué)、教學(xué)、測試、畢業(yè)服務(wù)。機器人出廠后硬件功能已經(jīng)基本設(shè)定好，滿足特定領(lǐng)域的硬件需求，在軟件方面無需過多設(shè)定。機器人學(xué)校的框架體系如圖4所示。

1）可以申請獲得機器人學(xué)校專門領(lǐng)域的入學(xué)資格，經(jīng)過機器人學(xué)校的認定（硬件與軟件必須滿足專門領(lǐng)域的基本需求），可以獲得許可進入機器人學(xué)校進行學(xué)習(xí)。

2）機器人的學(xué)習(xí)與人類不同的是，機器人的學(xué)習(xí)周期比較短，針對機器人的授課主要涉及硬件的細節(jié)調(diào)校與軟件的裝配與測試，因為在機器人云框架體系中，機器人并不需要將所有的知識都裝配到自身載體上，機器人會根據(jù)需求下載相應(yīng)的知識，但為了保證在現(xiàn)實的運行環(huán)境中機器人在服務(wù)過程中的穩(wěn)定性與健壯性，對所有的能力與知識（包括機器人自身的能力知識與按需下載的能力知識）都需要進行裝配測試，從而保證機器人在現(xiàn)實的環(huán)境中為人類服務(wù)的效率與質(zhì)量。

3）在機器人經(jīng)過測試（包括現(xiàn)場調(diào)校與測試），滿足畢業(yè)要求，則可以從機器人學(xué)校相應(yīng)的專門領(lǐng)域畢業(yè)，該機器人可以獲得在專門領(lǐng)域（如超市導(dǎo)購、參觀導(dǎo)覽、家政服務(wù)、醫(yī)療協(xié)助等）的學(xué)位認證。

4）學(xué)位認證對于機器人不僅僅是專業(yè)證書，認定機器人可以完成相應(yīng)的功能，更重要的是學(xué)位認證是全世界唯一的認證編碼（與硬件綁定的編碼，類似于文件的MD5碼與計算機的MAC地址），機器人可以通過該認證編碼從機器人云框架中的服務(wù)器端獲取、上傳、下載知識與資源，并憑借該認證編碼與其他機器人交換與分享知識。

機器人到達一個新環(huán)境開始工作，首先會根據(jù)與人的交互得到任務(wù)需求，然后判斷周邊的環(huán)境，與周圍機器人交換信息或從服務(wù)器端下載知識，為人類提供服務(wù)。例如超市導(dǎo)購專業(yè)畢業(yè)的機器人，到達一個新超市，需要對周圍的環(huán)境和商品建模（建模能力），建模后根據(jù)人類的需求（會話能力與自然語言理解），提供導(dǎo)購能力（路徑規(guī)劃能力），相應(yīng)的能力可以根據(jù)需要從服務(wù)器下載并裝配。在機器人現(xiàn)實環(huán)境為人類提供服務(wù)的過程中，機器人也會通過與人的交流，根據(jù)人的反饋，對知識進行糾錯或者形成特定環(huán)境的新的知識，反饋給服務(wù)器或共享給周圍機器人。

3.2 學(xué)校仿真、制度、公信力

為了保證機器人學(xué)校的公信力，需要指定相應(yīng)的制度，并嚴(yán)格執(zhí)行，使人類對于經(jīng)過機器人學(xué)校認證的機器人提供的服務(wù)有充分的信任。機器人學(xué)校的制度概括如下：

1）入學(xué)制度。機器人要獲得入學(xué)資格，必須要經(jīng)過嚴(yán)格的條件認證。針對不同的專業(yè)領(lǐng)域指定不同的入學(xué)資格，例如醫(yī)療輔助領(lǐng)域需要保證硬件的靈敏度與軟件運行環(huán)境的健壯性，超市導(dǎo)購機器人需要滿足硬件的運算速度以便快速對應(yīng)人類需求。針對不同的專業(yè)領(lǐng)域，制訂不同的硬件和軟件運行環(huán)境需求，入學(xué)進入某個領(lǐng)域進行學(xué)習(xí)，必須要滿足相應(yīng)的硬件和軟件運行環(huán)境需求。

2）授課制度。機器人學(xué)校中授課主要是對機器人硬件進行調(diào)校強化和能力軟件實際裝載與測試，機器人的硬件調(diào)校需要經(jīng)過多位專業(yè)人員的確認，并為硬件方面的靈敏度與準(zhǔn)確性負責(zé)。軟件的裝載測試，除了保證軟件版權(quán)，還需要保證軟件在機器人硬件上運行的健壯性，需要相應(yīng)的開發(fā)人員與測試人員反復(fù)的測試，并為軟件的運行負責(zé)。硬件與軟件方面的調(diào)校和裝載測試過程中需要專業(yè)領(lǐng)域的人員參與。

3）考核制度。機器人要經(jīng)過真實場景或者模擬真實場景的測試，經(jīng)過多次測試，在專業(yè)領(lǐng)域允許的錯誤與誤差范圍內(nèi)，完成任務(wù)，則通過考核。在考核過程中，需要有專業(yè)領(lǐng)域的人員參加。

4）服務(wù)反饋制度。機器人畢業(yè)后，獲得唯一的認證號碼，并進入專門領(lǐng)域進行服務(wù)，在服務(wù)的過程中，機器人學(xué)校需要主動對服務(wù)進行跟蹤和定期反饋。根據(jù)人類的反饋，如因為環(huán)境或場景變化造成機器人的服務(wù)出錯概率超過專業(yè)領(lǐng)域誤差允許范圍，則需要對機器人召回進行重新學(xué)習(xí)。

5）報廢制度。機器人有一定的服務(wù)年限，根據(jù)服務(wù)年限，要逐漸增加服務(wù)反饋的頻率，超過服務(wù)年限的機器人進行回收或報廢，以確保機器人的服務(wù)質(zhì)量。

3.3 學(xué)位和資格

根據(jù)機器人的硬件水平、軟件運行環(huán)境、所服務(wù)專業(yè)領(lǐng)域的需求，學(xué)校從智能化的程度對機器人授予不同的學(xué)位。對于同一專業(yè)領(lǐng)域，機器人可根據(jù)其智能化程度、可以提供的服務(wù)質(zhì)量，獲得不同層次的專業(yè)學(xué)位。具體的學(xué)位如表1所示。

3.4 路線圖

在機器人云與機器人學(xué)校的建設(shè)過程中，機器人云建立的關(guān)鍵在于各種知識、資源與能力的編碼與解碼，尤其是在將情感要素和人引入到機器人云框架體系中之后，知識、資源與情感如何在服務(wù)器、機器人和人之間傳遞和分享是機器人云框架體系的關(guān)鍵所在。如何對知識與資源進行編碼與解碼則是由機器人學(xué)校制定規(guī)范，首先根據(jù)不同專業(yè)領(lǐng)域，不同智能層次的機器人（例如超市導(dǎo)購的學(xué)士學(xué)位），再根據(jù)所需要的不同知識能力（例如環(huán)境識別與建模能力，會話與自然語言理解能力，路徑導(dǎo)航能力），對相應(yīng)的知識能力進行封裝和編碼，從而使所有的滿足硬件條件的機器人都可以解碼調(diào)用。

在機器人學(xué)校的構(gòu)建過程中，根據(jù)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，首先從機器人應(yīng)用較為廣泛，服務(wù)需求相對簡單的領(lǐng)域著手，例如超市導(dǎo)購、參觀導(dǎo)覽等機器人，建立較為完善的制度體系，隨著機器人硬件水平的提高以及適用專業(yè)領(lǐng)域的擴大，可以針對更多的專業(yè)領(lǐng)域為機器人建立更廣泛更完善的學(xué)位認證。

4　結(jié)論

在自然智能與人工智能的前沿領(lǐng)域，融合智能與情感，提出了先進智能機器的概念，指出了人工智能未來的發(fā)展方向。在機器人逐漸進入人類生活的過程中，具有融合情感的先進智能機器是必備條件?；诰哂星楦械南冗M智能機器，提出的機器人云的概念，其中包含了服務(wù)器集群（能力池，知識、數(shù)據(jù)資源池等）、機器人集群，將人的參與引入到機器云框架體系中，作為機器人的包括情感在內(nèi)的知識與能力的重要來源。機器人與服務(wù)器的交流、機器人與機器人、機器人與人類的互動中，融入了情感知識。機器人云框架體系中，機器人不斷自我學(xué)習(xí)與進化，人類更加信任機器人，與機器人的互動更加深入。機器人硬件層面在機器人云中被進一步透明化、虛擬化，人類直接關(guān)注的是機器人提供的高質(zhì)量服務(wù)。機器人云的建立需要標(biāo)準(zhǔn)化的認證體系，因此提出機器人學(xué)校的概念。機器人學(xué)校與機器人云是相輔相成的概念，機器人云的建立，需要機器人學(xué)校提供標(biāo)準(zhǔn)化的認證體系與資源，而機器人學(xué)校與機器人云共享服務(wù)集群，包括能力池、知識池等資源。通過機器人云框架體系，機器人可以迅速的適應(yīng)陌生環(huán)境，學(xué)習(xí)新知識，為人類提供服務(wù)。機器人學(xué)校的建立，可以規(guī)范機器人的開發(fā)與生產(chǎn)環(huán)境，降低機器人開發(fā)的重復(fù)勞動，提高機器人的研發(fā)效率，使得機器人更快的融入人類生活。