科技之美

以信息技術(shù)深度應(yīng)用為主要特征的新一輪科技高潮正在興起，人工智能作為引領(lǐng)這輪科技高潮的重要驅(qū)動(dòng)力，受到了各國(guó)的高度重視。為了更好地服務(wù)科技創(chuàng)新和科學(xué)普及，北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)著眼于人工智能領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的巨大潛力，牽頭發(fā)起了國(guó)際自主智能機(jī)器人大賽，希望能以競(jìng)賽的形式推動(dòng)相關(guān)芯片技術(shù)、智能算法、自動(dòng)控制和機(jī)器人制造等專(zhuān)業(yè)融合發(fā)展和共同創(chuàng)新，搭建交流展示的平臺(tái)，增進(jìn)共識(shí)，促進(jìn)合作，同時(shí)也可有效地發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才，為人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力?？萍歼M(jìn)步也讓我們的生活更加便利、美好，機(jī)器人到底能做些什么呢？在2020國(guó)際自主智能機(jī)器人大賽開(kāi)幕式上，德國(guó)漢堡科學(xué)院院士、德國(guó)漢堡大學(xué)多模態(tài)技術(shù)研究所所長(zhǎng)張建偉為大家介紹了目前智能機(jī)器人的發(fā)展情況、所獲成就以及未來(lái)的應(yīng)用方向。

隱藏在進(jìn)步與創(chuàng)新背后的動(dòng)力

人工智能是未來(lái)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的使能資源。作為人工智能和機(jī)器人的融合體，智能機(jī)器人的發(fā)展很大程度上得益于人工智能的發(fā)展。關(guān)于人工智能的發(fā)展，張建偉提到了3個(gè)方面。

一是計(jì)算力的提升。和30年前相比，現(xiàn)在智能機(jī)器人計(jì)算能力翻了100萬(wàn)倍，而且90%的處理器都是看不見(jiàn)的嵌入式處理器，這讓今天的智能機(jī)器人有了非常強(qiáng)的自主計(jì)算能力。

二是多數(shù)據(jù)的融合。今天科學(xué)家能夠把圖像、語(yǔ)音、文字等單模態(tài)數(shù)據(jù)與非歐幾里得的圖形圖像的數(shù)據(jù)深度地融合在一起，從而可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)整合、自動(dòng)分類(lèi)甚至自動(dòng)決策。

三是算法領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新。由于開(kāi)源軟件和互聯(lián)網(wǎng)的交流逐漸增多，科學(xué)家在算法領(lǐng)域正實(shí)現(xiàn)指數(shù)性增長(zhǎng)的創(chuàng)造。值得一提的是，由張建偉負(fù)責(zé)的，基于人腦科學(xué)而研發(fā)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法讓人工智能又上升了一個(gè)臺(tái)階。擁有這樣算法的智能機(jī)器人能夠更好地在場(chǎng)景中進(jìn)行模式識(shí)別，同時(shí)也能更好地抗擊干擾。

除了與人工智能融合外，5G通信、可穿戴設(shè)備、VR/AR、材料新能源技術(shù)也日益成熟，也為智能機(jī)器人的發(fā)展添磚加瓦。

現(xiàn)在的智能機(jī)器人可以做什么

在傳統(tǒng)工業(yè)中，將人工智能與機(jī)器人結(jié)合應(yīng)用于焊接的質(zhì)量檢測(cè)，為傳統(tǒng)工業(yè)注入新的活力。這種用于質(zhì)量檢測(cè)的智能機(jī)器人背后的原理是通過(guò)在線觀測(cè)紅外線的圖像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)斷焊的工件，并且同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況改變工藝參數(shù)，使得焊接工件的質(zhì)量變得更好。目前，這類(lèi)機(jī)器人在很多重要的制造公司里已經(jīng)得到了應(yīng)用。

在日常生活中，機(jī)器人搭配優(yōu)質(zhì)的硬件也是一個(gè)非常重要的進(jìn)步，包括商用服務(wù)機(jī)器人、雙臂協(xié)作機(jī)器人等。其中，家庭服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從單功能到多功能的演變，從傳統(tǒng)的單獨(dú)吸塵機(jī)器人到現(xiàn)在濕拖、自動(dòng)洗拖布的機(jī)器人，這種既可以掃地也可以拖地的機(jī)器人每年銷(xiāo)售多臺(tái)，給人們生活帶來(lái)了極大的便利。

新冠肺炎疫情的暴發(fā)給中國(guó)乃至全世界造成了嚴(yán)重的傷害與不利的影響，基于5G的智能機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。5G智能機(jī)器人是在傳統(tǒng)智能機(jī)器人的基礎(chǔ)上引入5G技術(shù)，由于5G網(wǎng)絡(luò)具有“大寬帶、低時(shí)延、高可靠性”等優(yōu)勢(shì)，5G智能機(jī)器人的計(jì)算速度、計(jì)算能力、響應(yīng)時(shí)間、服務(wù)質(zhì)量、工作效率等進(jìn)一步提升。5G智能機(jī)器人已在多種場(chǎng)合下應(yīng)用，為控制疫情提供了很大的幫助。

盡可能避免人和人接觸是預(yù)防新冠肺炎非常有效的途徑，在此背景下[1]，5G無(wú)線通信、高度精準(zhǔn)定位、固定路線導(dǎo)航技術(shù)的送藥、送餐機(jī)器人能夠承擔(dān)起某些非必要接觸性的工作，這使其在疫情中能夠發(fā)揮很好的防控作用。在火神山醫(yī)院中，送餐、送藥機(jī)器人能夠按照事先制定好的行走途徑，將患者所需要的食物、藥品送到目的地，這很大程度上減輕了醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，避免了人與人接觸，減少了病毒傳播的可能性;同時(shí)也保證了患者能夠準(zhǔn)確及時(shí)地收到自己所需的物品。除了送藥、送餐機(jī)器人外，基于5G的智能機(jī)器人還包括導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人、聊天機(jī)器人、心理輔導(dǎo)機(jī)器人、掃地機(jī)器人等。這些5G智能機(jī)器人在疫情期間投入了使用，為疫情防控獻(xiàn)出了一份力量。

突破瓶頸——未來(lái)的智能機(jī)器人可以做什么

物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)不斷出現(xiàn)，人工智能也不斷發(fā)展，科學(xué)家將這些技術(shù)與傳統(tǒng)的智能機(jī)器人技術(shù)相融合，打造出的新型智能機(jī)器人在我們?nèi)粘Ｉ?、工業(yè)制造中都有了初步的應(yīng)用。但是，隨著人們生活水平的改善，需求也將不斷提高，人們對(duì)智能機(jī)器人的期待也越來(lái)越高，而目前技術(shù)仍有局限，如何更好地將各類(lèi)新技術(shù)進(jìn)行深度融合，得到更智能、高效、安全、經(jīng)濟(jì)、多模態(tài)的智能機(jī)器人，是智能機(jī)器人在未來(lái)發(fā)展道路上所面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，科學(xué)家也正在積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，不斷努力，突破技術(shù)瓶頸，讓智能機(jī)器人緊跟時(shí)代步伐，早日成為生活、工業(yè)、科研等領(lǐng)域的得力助 手。

由于技術(shù)的復(fù)雜性與多樣性，未來(lái)智能機(jī)器人的應(yīng)用方向?qū)⒎浅６?，比如醫(yī)療健康、交通物流、智慧農(nóng)業(yè)、檢修維護(hù)、家政服務(wù)等，在智能機(jī)器人的輔助下，這些領(lǐng)域都會(huì)向少人化、無(wú)人化發(fā)展。

在抗擊新冠肺炎疫情這場(chǎng)漫長(zhǎng)且艱巨的戰(zhàn)爭(zhēng)中，智能機(jī)器人憑借可以避免人與人直接接觸的巨大優(yōu)勢(shì)，已被應(yīng)用于醫(yī)院等場(chǎng)所，如送餐、送藥機(jī)器人。但是，智能機(jī)器人的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)不止傳送物體這么簡(jiǎn)單。以多技術(shù)的發(fā)展與融合為例，未來(lái)可以通過(guò)將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)及機(jī)器人技術(shù)的融合，來(lái)推測(cè)每個(gè)人感染病毒的概率，其具體操作為：把每個(gè)人的移動(dòng)數(shù)據(jù)（即運(yùn)動(dòng)軌跡）做成一個(gè)能顯示具體位置的互聯(lián)網(wǎng)，這其中就包括了人與人之間是否相遇的交互信息。當(dāng)某個(gè)人確診新冠肺炎后，我們可以根據(jù)患者的運(yùn)動(dòng)軌跡以及與其他人的交互信息，推測(cè)出與患者相遇的每個(gè)人感染的可能性，根據(jù)這個(gè)可能性，檢測(cè)系統(tǒng)可以把目前使用的傳統(tǒng)健康碼的顏色從紅色、黃色、綠色變成紅色和黃色之間連續(xù)的顏色，推算出每個(gè)人可能感染的概率，再根據(jù)概率大小進(jìn)行分類(lèi)管理，這樣能極大地節(jié)省人力物力。而且，基于人工智能的檢測(cè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地找到每一位可能的密接者，避免了因?yàn)槿藶殡[瞞或者遺忘而造成可能密接者的遺漏，有力地保障人民群眾的安全。

隨著人工智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的智能機(jī)器人還有望應(yīng)用于自動(dòng)消毒、自動(dòng)運(yùn)輸、自動(dòng)采樣等方面。除了多技術(shù)的發(fā)展與融合，未來(lái)的智能機(jī)器人在靈巧性、柔性操作方面和多模態(tài)方面也會(huì)有新的突破，比如在未來(lái)生物實(shí)驗(yàn)室中，基于視覺(jué)和觸覺(jué)的運(yùn)動(dòng)操作，機(jī)器人將可能被廣泛地用于病毒培養(yǎng)、處理實(shí)驗(yàn)中。

參考文獻(xiàn)

[1] 何凡.基于5G的智能機(jī)器人在防疫方面的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2021（1）：120-122.