助機(jī)械之軀滿載“智慧之心”

“從1973年首款人形機(jī)器人問(wèn)世至今，沒(méi)有任何時(shí)刻比當(dāng)下更接近夢(mèng)想成真。”2024年7月，在上海召開(kāi)的世界人工智能大會(huì)上，全球首款通用人形機(jī)器人開(kāi)源公版機(jī)“青龍”驚艷亮相。

“你好，我是青龍人形智能機(jī)器人，能幫你做家務(wù)。”

“你看桌面上有什么？”

“我看看。桌面上有3個(gè)面包、2個(gè)水果?！?/p>

“你幫我清理一下吧?！?/p>

“好的，正在為您整理中……我先把面包和水果分類擺放。”

對(duì)話間，只見(jiàn)身高185cm、體重80kg的“青龍”看向桌面，依次拿起面包和水果，分類放入筐中。隨后它還向眾人展示了自己擁有行走、對(duì)話、做家務(wù)等能力。

“現(xiàn)在，人形機(jī)器人已經(jīng)可以通過(guò)語(yǔ)言信息理解人的意圖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境做出綜合判斷并執(zhí)行任務(wù)?！眹?guó)家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心（簡(jiǎn)稱“國(guó)地中心”）科技總監(jiān)劉宇飛不無(wú)驕傲地描述著行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。而這幅圖景既是國(guó)地中心上下一心的智慧成果，也是劉宇飛十余年勤勉奮學(xué)、力求上進(jìn)的外化功勞。

自從人工智能大模型讓機(jī)器人得以擁有“大腦”，具備與外界交互的能力，一度沉寂的市場(chǎng)熱情就被迅速點(diǎn)燃、蔓延，使得人形機(jī)器人有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車(chē)后的又一顛覆性產(chǎn)品，成為當(dāng)今世界科技前沿的必爭(zhēng)之地?！半m然不是為了高效益或是高名氣走入領(lǐng)域，但能看到如今的發(fā)展浪潮和態(tài)勢(shì)，身在行業(yè)中的我還是感到非常振奮。”劉宇飛表示。既然，在市場(chǎng)規(guī)模高達(dá)萬(wàn)億級(jí)別的賽道上，我國(guó)與其他國(guó)家已經(jīng)同步開(kāi)跑，那么從業(yè)者就該枕戈待旦，用汗水澆灌夢(mèng)想、用實(shí)踐磨礪本領(lǐng)，將大有可為的事業(yè)變?yōu)榇笥凶鳛榈某删?。從踏入人形機(jī)器人研究的第一天起，劉宇飛便如此告誡自己。

追夢(mèng)者的執(zhí)著選擇

短短十余年前，無(wú)論何種機(jī)器人對(duì)于劉宇飛而言，都只是一個(gè)深埋心底尚未被發(fā)覺(jué)的概念。在走入哈爾濱理工大學(xué)（簡(jiǎn)稱“哈理工”）之前，他甚至從未意識(shí)到“機(jī)電專業(yè)”可以自己動(dòng)手造出機(jī)器人，只覺(jué)得此專業(yè)大概是個(gè)就業(yè)穩(wěn)妥同時(shí)又不失探索挑戰(zhàn)性的專業(yè)，就毅然在志愿填報(bào)表上寫(xiě)下了它的名字。直到本科4年匆匆而逝，機(jī)器人研發(fā)才以其前沿、智能等極具科技性的特質(zhì)強(qiáng)勢(shì)在劉宇飛心中扎下了根，也同時(shí)藏入了一個(gè)從體驗(yàn)走入生產(chǎn)、從觀望走入科研的夢(mèng)想。這時(shí)，他才驚覺(jué)自己的知識(shí)架構(gòu)還遠(yuǎn)不夠完備，若想到達(dá)腦海里的終點(diǎn)還有一段很長(zhǎng)的路要走。

于是，劉宇飛很快為自己劃定了下一步的行進(jìn)目標(biāo)，即考研、讀博。而這一決定也恰巧讓他與哈爾濱工業(yè)大學(xué)（簡(jiǎn)稱“哈工大”）結(jié)下了不解的緣分?！肮砉ず凸ご笥泄步?lián)培的傳統(tǒng)，所以我研一的時(shí)候就特別榮幸進(jìn)入了哈工大機(jī)電學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行聯(lián)培深造。”這段經(jīng)歷也被劉宇飛譽(yù)為科研生涯中一段拔節(jié)成長(zhǎng)的黃金歲月。深耕于哈工大的7年間，他不僅先后邂逅了“雙控”（即控制理論與控制實(shí)踐）學(xué)科的集大成者、“牽著月球車(chē)前進(jìn)”的鄧宗全院士，以及現(xiàn)任哈工大機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)高海波教授，還得到了身邊一眾師兄師姐的傾力相助與悉心指導(dǎo)?？v使今日的他已經(jīng)成長(zhǎng)為中兵智能創(chuàng)新研究院（簡(jiǎn)稱“創(chuàng)新院”）仿生部副主任、國(guó)家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心科技總監(jiān)，且主持開(kāi)展了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等國(guó)家和省部級(jí)科研課題15項(xiàng)，發(fā)表論文43篇，獲授權(quán)專利29項(xiàng)，但往日那些令其感佩至深的身影仍然鮮活于舊時(shí)光中，而他們留存下的那些“以身作則”的精神和“諄諄教導(dǎo)”，也仍然令他記憶猶新、回蕩耳畔：科研精神，既該有“擇一事終一生”的執(zhí)著，也要存“偏毫厘不敢安”的細(xì)致，還要秉“千萬(wàn)錘成一器”的追求。

“也正是因?yàn)檫@些聲音，才在潛移默化中讓我變成了今日的我?！眲⒂铒w坦言。最終，怡然自得于“象牙塔”中的時(shí)光還是在參與完成了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“月球探測(cè)重載六足機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)理論研究”，以及揭示了高原越野環(huán)境下的仿生機(jī)器人硬/軟地面滑移特征的足-地相互作用力學(xué)規(guī)律之后匆匆溜走，而留給劉宇飛的只剩下一道幾乎所有人的必答題：擇業(yè)。這時(shí)，不知何時(shí)悄然生發(fā)于心底的“首都?jí)簟边m時(shí)給出了指引。

“就是想去北京闖一闖?！睙o(wú)論是中軸線上的鐘鼓樓，還是滿載人間煙火氣的舊胡同，彼時(shí)都令劉宇飛心心念念。因此，這一次的選擇幾乎沒(méi)有花費(fèi)多大工夫，他便循心而行，做出了前往中國(guó)北方車(chē)輛研究所賡續(xù)研究的決定。雖然最終，這段從業(yè)經(jīng)歷只維持了不短不長(zhǎng)的兩個(gè)春秋，但卻豐富而完滿：不僅有國(guó)家科工局重點(diǎn)項(xiàng)目及國(guó)家科技部相關(guān)項(xiàng)目等機(jī)遇提供具體實(shí)踐，讓劉宇飛從六足機(jī)器人領(lǐng)域過(guò)渡至四足；他還立足于團(tuán)隊(duì)，相繼提出了基于持續(xù)強(qiáng)化學(xué)習(xí)的滑移抑制方法、基于視覺(jué)-力覺(jué)的地面幾何-物理特性地圖構(gòu)建方法，以及基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的終身強(qiáng)化學(xué)習(xí)遷移方法等，構(gòu)建了硬質(zhì)/松軟大坡度地形特征的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法和以類人控制策略作為訓(xùn)練獎(jiǎng)勵(lì)與深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)結(jié)合的技術(shù)體系等。

同時(shí)，在此期間，劉宇飛也第一次帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)拿到了一項(xiàng)國(guó)家重要機(jī)器挑戰(zhàn)賽的冠軍，“這是一個(gè)非常令我難忘的瞬間”。因?yàn)樗粌H體驗(yàn)到了“一個(gè)人的努力是加法，一群人的努力便是乘法”的協(xié)作力量，更見(jiàn)識(shí)到了不同個(gè)體所迸發(fā)的各異的智慧光芒。這讓他在之后的工作中十分注重團(tuán)隊(duì)建設(shè)工作，也為其如今“不啻微芒，造炬成陽(yáng)”的領(lǐng)導(dǎo)思想打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

機(jī)械人的數(shù)字化生長(zhǎng)

2022年，當(dāng)劉宇飛加入創(chuàng)新院后，他開(kāi)始正視人形機(jī)器人的發(fā)展。他認(rèn)為，其完整、逼真的“人形”身體，因?qū)θ祟愑歇?dú)特的親和力、有望實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能等特性，成為人工智能的絕佳理想載體，甚至是“終極形態(tài)”。于是，他開(kāi)始審慎思考進(jìn)一步的科研布局，并提出了3個(gè)難以規(guī)避的發(fā)展方向。

首先是跨行業(yè)技術(shù)融合的不斷深化。“數(shù)字技術(shù)是典型的通用目的技術(shù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用并推動(dòng)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)的行業(yè)發(fā)生深刻變革，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也不例外?！眲⒂铒w概括道。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將機(jī)器人的工況數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，可以檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，分析工作效率，研判和預(yù)警潛在故障，甚至可以顯著增強(qiáng)機(jī)器人的功能，使機(jī)器人具備感知、決策等能力。

此外，加速云化和智能化轉(zhuǎn)型也可謂大勢(shì)所趨。云化意味著機(jī)器人本體終端只需要利用邊緣算力處理需要實(shí)時(shí)處理的小規(guī)模數(shù)據(jù)，大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理放在云端進(jìn)行，存儲(chǔ)、計(jì)算等系統(tǒng)資源按需調(diào)用，由此可以減少存儲(chǔ)、計(jì)算資源在機(jī)器人硬件上的負(fù)荷，使機(jī)器人變得輕量化、低能耗，還可以降低機(jī)器人的使用成本，更好地促進(jìn)機(jī)器人的普及。

最后也是最重要的一點(diǎn)，就是人機(jī)協(xié)同水平的持續(xù)提高。在人工智能領(lǐng)域有一個(gè)著名的“莫拉維克悖論”，即機(jī)器可以完成對(duì)人類來(lái)說(shuō)難度很大甚至無(wú)法完成的任務(wù)，但是許多對(duì)人類而言很簡(jiǎn)單的工作，機(jī)器人卻很難做到。因此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人與人的協(xié)同工作，將發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢(shì)，使生產(chǎn)效率得到顯著提高，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同、人機(jī)共融。

基于此，劉宇飛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“人類智能-虛擬智能-機(jī)器人智能”的三層智能架構(gòu)，提出了面向類人雙臂機(jī)器人的多邊力反饋遙操作技術(shù)，并牽頭完成了上文中提到的在2024年世界人工智能大會(huì)上大放異彩的“青龍”開(kāi)源人形機(jī)器人公版機(jī)。此外，他還提出了“端到端的行走和操作（End-to-end Walking and Manipulation）”的“機(jī)器小腦”，以提升強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練效果，并以按照任務(wù)等級(jí)劃分、TCN時(shí)序卷積網(wǎng)絡(luò)和域隨機(jī)化實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人虛實(shí)遷移與移動(dòng)泛化的能力。

劉宇飛的工作腳步并未停滯在此，當(dāng)接受采訪之時(shí)，他正摩拳擦掌，預(yù)備搭建“虛實(shí)結(jié)合-異構(gòu)訓(xùn)推”的人形機(jī)器人訓(xùn)練場(chǎng)?！拔覀儗⒅攸c(diǎn)解決面向規(guī)模化場(chǎng)景應(yīng)用的人形機(jī)器人有關(guān)‘?dāng)?shù)據(jù)采集-通用技能庫(kù)-智能操作系統(tǒng)’的融合技術(shù)難題，在上海打造100+異構(gòu)人形機(jī)器人訓(xùn)練場(chǎng)并建設(shè)開(kāi)源數(shù)據(jù)采集中心。到2027年，我們期待能夠在多個(gè)城市，面向真實(shí)場(chǎng)景，搭建1000+人形機(jī)器人訓(xùn)練場(chǎng)來(lái)服務(wù)整個(gè)人形機(jī)器人生態(tài)。未來(lái)，隨著不斷積累、迭代和優(yōu)化，我們有信心和全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一起加速奔跑，實(shí)現(xiàn)超越?！眲⒂铒w說(shuō)。