雷锋网 AI 科技评论按：IJCAI（国际人工智能联合会议，International Joint Conferences on Artificial Intelligence）是人工智能领域历史最为悠久，也是影响力最大的学术会议之一，随着近年来人工智能的热度日益攀升，原本仅在奇数年召开的 IJCAI 自 2015 年开始变成每年召开。今年，万众瞩目的 IJCAI 也将如约而至，将于 8 月 10 日至 16 日在中国澳门隆重召开。
特邀报告（Invited Talks）作为 IJCAI 最受关注的环节之一，随着会议的临近，特邀讲者名单也在相继公布中。应 IJCAI 组委会的邀请，索尼计算机科学实验室主席兼 CEO 北野宏明博士（Hiroaki Kitano）将莅临 IJCAI 大会现场，带来主题为《Creating the Engine for Scientific Discovery: Nobel Turing Challenge as a grand challenge project in AI and Systems Biology》的演讲报告。
北野宏明博士不仅在机器人领域成果丰硕，被誉为人工智能和机器人领域的大师级人物，在系统生物学领域也有着举重若轻的开创性地位。
北野宏明，索尼计算机科学实验室的主席兼 CEO，冲绳科学技术大学院大学（OIST）教授。他于 1961 年生于日本东京，曾就读于日本私立大学国际基督教大学物理学专业，1991 年获得日本京都大学计算机科学专业的博士学位。1993 年，北野宏明博士就加入了索尼计算机科学实验室（Sony CSL），期间的代表性作品包括索尼宠物型机器人 AIBO 和类人机器人 QRIO。同时，他还是 RoboCup 机器人世界杯赛的提出者，并曾担任 RoboCup 联盟第一任主席。此外，他还在 2001 年创立了非营利组织系统生物学研究所（SBI）并担任主席至今，曾于 2009 年至 2011 年担任 IJCAI 主席、2016 年至 2018 年担任人工智能&机器人世界经济论坛理事会委员。他获得的重要奖项包括 1993 年 IJCAI「计算机与思想奖」（Computers and Thought Award）、2009 年「自然杰出导师奖」（Nature Awards for Mentoring in Science）。
1993 年，刚博士毕业 2 年的北野宏明便加入了当时刚成立 6 年的索尼计算机科学实验室（索尼 CSL），迄今为止的 20 多年时间里，索尼计算机科学实验室一直都是北野宏明博士在人工智能以及机器人领域研究的主要阵地。
加入索尼计算机科学实验室后，北野宏明博士也开始参与到索尼宠物型机器人 AIBO 的研发中，在当时还仅重视精密地机械运转的机器人研发领域，便提出了机器人独立思考、与人类共存的理念。
1999 年，北野宏明博士正式推出 AIBO，该机器人率先搭载了人工智能技术，不仅能模仿狗的一些动作，并在当时已经具备了自我学习能力：随着与用户相处时间变长，能识别用户的一些表情并做出回应。这款产品在当时一经推出便销售一空，让机器人迈向了普通家庭，也彰显了索尼当时在人工智能领域的领先地位。
而后，北野宏明博士开始对 AIBO 进行改进，于 2003 年推出了类人机器人 QRIO 。这款机器人不仅可以与人互动，还能跳舞、唱歌甚至踢足球，这些功能就对机器人的精密性以及灵活性提出了非常高的设计要求。为此，北野宏明博士为该机器人设计了 38 个自由度，包括头部 4 个、躯干 2 个、臂部 10 个，手部 10 个，腿部 12 个；同时还为其搭载了两个小型的 CCD 彩色摄像头（110000px）和多个麦克风的传感器。
机器人的整体结构设计方面，QRIO 的躯干中含有一个三轴加速度计和陀螺仪，每只脚上各有一个两轴加速度计和力传感器，头、肩、脚部都有触碰/压力传感器，头和手部还有红外距离传感器，其头部则使用 7 个麦克风来检测声音的方向并抑制电机噪声。
值得一提的是，QRIO 机器人拥有一个专门的集成了多种运动能力的「实时综合自适应运动控制系统」（Real-time Integrated Adaptive Motion Control System），其包含了负责全身稳定性、地形自适应控制、集成式跌倒与恢复控制以及推举动作控制的模块。它在平整地面上的最快步行速度可达 20m/min，在不平整的地面上可达 6m/min。2004 年，QRIO 机器人还在一场儿童音乐会中指挥东京爱乐交响乐团进行了贝多芬第五交响曲的彩排表演。
在机器人研究史上，QRIO 机器人算得上是能够与名噪一时的 ASIMO 机器人齐名的类人机器人，而它的开发者——北野宏明博士也被视为人工智能和机器人的重量级大师。
作为人工智能和机器人领域的大师级人物，北野宏明博士的目光自然不会仅仅锁定索尼计算机科学实验室所取得的研究成果。他认为人工智能领域应该开展有着大目标的全球化研究项目，并沿着这一思路提出了 RoboCup 机器人世界杯赛。同时，北野宏明博士还为这个项目设置了一个目标：到 2050 年，要组建一支完全智能化的类人机器人去夺取国际足联世界杯的冠军。
机器人足球赛是在动态不确定环境下对人工智能的考验，涉及到了多个人工智能、机器人研究领域，并涵盖了该领域所面临的一些重要挑战和难点。
RoboCup 涉及到的研究领域包括智能机器人系统、 多智能体系统、实时模式识别与行为系统、 智能体结构设计、实时规划和推理、基于网络的三维图形交互、传感器技术等，具体来说包括：（1）通用的智能体体系结构；（2）综合反应式方法和建模/规划式方法；（3）实时识别、规划和推理；（4）在 动态环境中推理和行动；（5）传感器数据融合；（6）通用的 多智能体系统；（7）复杂任务中的行为学习；（8）策略获取；（9）通用的 认知模型。
挑战方面，RoboCup 所设置的挑战则更大，也更长期，主要分为三类：（1）合成智能体挑战；（2）物理智能体挑战；（3）基础组织挑战。RoboCup 合成智能体挑战处理可以用软件模拟器开发的技术；RoboCup 物理智能体挑战的意图是促进使用实际机器人的研究，因此需要更长的时间来完成每一项挑战；而提出基础组织挑战是为了方便研究而建立一个关于 RoboCup、人工智能和机器人学的总的基础组织。
1997 年，首届 RoboCup 机器人世界杯赛及会议在日本的名古屋举行，40 多支机器人组成的参赛队伍彼此之间展开桌面足球的较量，为实现机器人足球队击败人类足球世界冠军的梦想迈出了第一步。而在同一年，IBM 的深蓝机器人击败了人类国际象棋冠军，实现了历史上首个成功在标准国际象棋比赛中打败人类世界冠军的计算机系统；NASA 的「火星探路者」飞行器及其配置的自主移动机器人系统「Sojourner」，也成功地在火星表面登陆。因此，1997 年注定成为了人工智能和智能机器人研究史上不平凡的一年，而 RoboCup 机器人世界杯赛也作为这一年的主角之一，留下了自己的名字。
时至今日，RoboCup 机器人世界杯赛已经发展为一项国际性的赛事，不仅得到了学术界的认可，一些有影响的国际学术会议如 IJCAI、IROS、Agent、ICMAS、AAAI 研讨会、JSAI 研讨会等都安排了这方面的专题讨论，RoboCup 也为自身增加了学术会议部分，以推动相关学科的进展，为机器人学、人工智能、 多智能体系统、模式识别、计算机视觉等其他交叉或前沿学科提供了一个理想的仿真和实验平台。
在人工智能和机器人的研究过程中，北野宏明博士还意识到人工智能本质上是自然界进化的衍生品，他更需要学习的还是进化本身。因此他转向生物科学领域的研究，并改变自己的研究思维，开始研究在上世纪 90 年代中期尚处于初步阶段的「系统生物学」 （Systems Biology）学科，以期从这一新兴学科中找到人工智能领域的未来突破口。对于二者之间的内在联系，他表示：
显而易见，人类智能可能无法处理生命系统的巨大性和复杂性，以及构建系统所需要用到的数据，这种时候，就必须开发人工智能系统，以协助人类进行科学研究，并加快科学发现的速度。这就意味着，科学研究本身的形态会最终转化为人类与人工智能的共生行为。
与传统生物学不同，系统生物学是针对一组与特定生物学过程相关的分子组件，用高通量实验手段测定它们在体内含量的动态变化，并通过建立数学和计算机模型来试图模拟这些变化对细胞，组织，器官和人整体的影响。因此系统生物学的目的就是在系统水平上理解生物体，而该领域所取得的成就要想真正发挥其潜在的巨大作用，就需要在实验装置、先进软件和分析方法等众多方面取得突破。
在计算机科学以及物理学方面拥有扎实基础的北野宏明博士，也凭借其优势在这一领域取得了重大的研究成果，成为该领域具有开创性意义的人物。2000 年，他创立了非营利组织系统生物学研究所（SBI），在其对该组织的最终愿景中，也可以一窥他在系统生物学多年研究中所得到的关于人工智能方面的启示：
在对系统生物学多年的研究中，我们相信生物医学研究的根本局限之一就是人类认知的本质。人工智能在经过精心设计和培训后，可以成为人类克服认知过程中某些弱点的解决方案之一，从而实现高效、有组织的科学发现。我们的终极目标是开发这样的人工智能系统：它能够进行重大科学发现，从而改善世界的状况并影响研究人员的科研方法。最终，我们或许可以设想，未来有一天可以取得能够获得诺贝尔奖及更高奖项的一些科研成果。
此外，北野宏明博士还将该领域的研究成果编写成了世界上第一本有关系统生物学的图书——《系统生物学基础》。该书对系统生物学的意义给出了明确的回答，阐述了系统生物学研究需要开展的工作及其所采用的技术，并围绕系统生物学的先进的测量系统、基于实验数据的基因和代谢网络的反向工程、建模和仿真软件、细胞仿真和系统水平的分析这五个中心主题进行详细解说，被视为现代意义上系统生物学的开山之作、「系统生物学」领域的经典图书。
IJCAI 2019 会议召开之前，特邀报告讲者名单将陆续公布，雷锋网 AI 科技评论作为 IJCAI 2019 的媒体特别合作伙伴，也将陆续为大家带来各位特邀讲者的相关报道。届时，雷锋网 AI 科技评论还将奔赴现场为大家带来精彩报道，敬请期待！
参考资料：
《发展型机器人：由人类婴儿启发的机器人》，安吉洛·坎杰洛西（Angelo Cangelosi）著，机械工业出版社
《系统生物学基础》，北野宏明编，刘笔锋、周艳红等译，化学工业出版社
《系统生物学概述》，北野宏明，《自然》，2002 年 3 月 1 日
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朱可轩