讓機器人像人一樣走路

[本刊訊] 華東師范大學(xué)蒯曙光團隊利用虛擬現(xiàn)實結(jié)合計算建模的方法，對人類社會的行走行為進(jìn)行量化，設(shè)計出基于人類行為特性的算法，顯著提升了機器人的擬人性及人機交互體驗，有效解決了機器人融入社會場景的問題，構(gòu)建了人類行為理論和導(dǎo)航算法間的聯(lián)系，實現(xiàn)了人類社會行走理論從概念、模型到算法的跨越。研究成果于2022年11月7日發(fā)表在《自然—機器智能》（Nature Machine Intelligence）上。

隨著智能時代的到來，服務(wù)機器人越來越多地走進(jìn)人類生活。如何讓機器人變得更人性化、更能理解人，并與人類進(jìn)行高質(zhì)量的社會交互，成為服務(wù)機器人領(lǐng)域的重點和難點。為解決這一難題，需要將人類社會交互行為的理論概念轉(zhuǎn)化為能夠植入機器人平臺的算法。人類的社會能力相對于當(dāng)前的人工智能算法具有無法替代的優(yōu)勢。這種優(yōu)勢在行走這一自然行為中得到淋漓盡致的展現(xiàn)。比如，假想在一個社會場景中，一個人在行走中會基于謙讓而盡量避免干擾他人的社會交互，這種對人類而言稀松平常的行為與決策，對于機器人來說則有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)。

該研究旨在解決兩個重要問題：一是如何把人類社會行走行為定量化和模型化，從而構(gòu)建量化的模型預(yù)測人類的行走路徑；二是如何把這些模型植入工程算法中，實現(xiàn)對機器人導(dǎo)航算法的提升。

雖然心理學(xué)、人類學(xué)、社會學(xué)等領(lǐng)域?qū)θ祟惿鐣换バ袨殚L期關(guān)注，建立了諸多理論，但它們多停留在現(xiàn)象描述層面，缺乏完整的量化計算模型。團隊利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)實驗心理學(xué)研究方法，在虛擬場景中構(gòu)建了一個理想社會行走實驗場景，利用它定量化測量了人類社會交互空間及社會行走特性。在行為學(xué)實驗基礎(chǔ)上采用計算建模方法構(gòu)建人類行走行為數(shù)學(xué)模型，提出基于個人社會空間的社會行走模型，并在多個虛擬環(huán)境及真實動態(tài)場景中證明了該模型在復(fù)雜社會場景中的魯棒性。

在獲取社會行走行為的計算模型后，基于實際工程需求將該模型進(jìn)行算法化，植入機器人平臺進(jìn)行驗證和優(yōu)化，檢驗基于人類智能的算法是否可提升機器人的社會性與擬人性。結(jié)果從多方面證明，基于人類行為特性的計算模型可有效提升人機交互的體驗，以及機器人的擬人性與社會性。

（曉 工）