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对话RoboCup 2019主席Claude Sammut教授:系统的可靠性比单一的卓越零件更为重要

作者:汪思颖
2019/03/13 15:15

关于机器人研究,雷锋网 AI 科技评论此前有过诸多报导。在 CCF-GAIR2018 大会期间,雷锋网专设仿生机器人、机器人应用两大专场,诸多国内外知名教授莅临现场进行主题演讲,此外,雷锋网 AI 科技评论也与美国普度大学机械工程学院邓新燕副教授,南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所所长戴振东教授,香港科技大学刘明助理教授就扑翼仿生机器人、壁虎机器人、移动机器人等展开了学术上的深入讨论。

醉心于学术研究以及最新技术的同时,还有一项与机器人研究密不可分的项目,那便是机器人比赛。在雷锋网 AI 科技评论看来,比赛正如推动研究的催化剂,值得科研人员不断关注与参与。

最近,藉由悉尼 RoboCup 2019 年主席 Claude Sammut 到访中国的契机,雷锋网 AI 科技评论就机器人这一话题与他进行了一系列探讨。

对话RoboCup 2019主席Claude Sammut教授:系统的可靠性比单一的卓越零件更为重要

Claude Sammut 是悉尼新南威尔士大学(UNSW)计算机科学及工程系教授。Claude 教授领导人工智能研究小组,专注于经典 AI 的主题,包括机器学习、知识表示和推理以及认知机器人。他早期的关系学习工作有助于为归纳逻辑编程(ILP)领域奠定基础。与 Donald Michie 一起,Claude 教授在行为克隆方面做了开创性的工作。他目前的研究重点是开发机器人技术的机器学习技术。

Claude 教授带领 UNSW 团队在 2000 年、2001 年和 2003 年赢得了 RoboCup 四足机器人比赛。在 RoboCup 救援机器人比赛中,他带领的 CAS 团队在 2009 - 2011 年获得最佳自治机器人奖。此外,UNSW 团队的 Runswift 机器人还在 2014 和 2015 年 RoboCup 标准平台联盟赛中获得世界冠军。

对机器人的研究始于机器人比赛

Claude 教授最早的研究从机器学习开始,当他早期进行机器学习研究时,机器学习还不像现今这样,成为你我他都熟知的名词。「我们当时是想开发这样一个系统,这个系统应该是完全透明的,人能够了解到机器正在学习什么。」随后,他开始接触机器人,由对机器学习的理论研究进入新的领域。

在他看来,RoboCup 比赛给了学术界一个机会,去了解理论在现实世界中是如何应用的。「这一步走得非常有价值。」他如是评价。

从 1992 年开始,来自加拿大、日本的多所研究机构的科研人员便对机器人踢足球进行探索,起草规范和准则,开展了一系列专题讨论会。1996 年 11 月,作为 RoboCup 比赛的预演,Pre-RoboCup-96 在大阪 IROS 上举办,当时共有 8 支队伍参赛,随后,第一届 RoboCup 比赛在 1997 年与 IJCAI 同期进行,当时共有超过 40 支队伍参加,取得了巨大成功。

两年后,Claude 教授开始参与这一比赛,在此后的多届赛事中带领团队拿下诸多奖项。

在 Claude 教授看来,进行机器人研究有两点魅力。

第一,这项研究本身是一件非常有意思的事情,第二,在研究机器人的过程中,会想出一些有意思的问题。他进一步解释。「如果你一直去做纯 AI 研究,你可能很难了解到在现实世界当中,可能会面临什么样的问题,因为机器人身上的传感器,可能永远做不到百分之百准确,电机也不会完全按照我们的意愿去活动。研究机器人学会强迫你把 AI 的一些理论应用在现实世界当中,一旦你要考虑到把 AI 应用到真实世界当中,就需要想到一系列的问题,诸如机器人怎样实现可靠性,怎样应对环境中的不确定性,怎样应对一些零部件的损坏等等。这些都使得整个过程可能会非常让人沮丧,但同时也非常有意思。」

从足球世界杯开始延伸和发展

起初,RoboCup 只研究踢足球的机器人,后来,逐渐扩展至救援机器人、工业机器人和家用机器人,这些机器人比赛也都取得了长足发展。

在各类比赛中,Claude 教授与雷锋网(公众号:雷锋网) AI 科技评论重点谈到救援机器人。「一旦出现实际灾难,比如地震、火灾,赛事组织方就会去观察、分析机器人在救援过程当中可能遇到什么样的挑战,之后再把这些情景加入比赛中,这就迫使比赛中所有的参赛机器人都要不断提升自己面对真实困境的能力。」他进一步表示,救援机器人比赛非常具有实际意义。「在福岛核电站泄漏期间,当年就有救援机器人在现场进行探测,也非常深入地进入到福岛核电站,但是在上楼过程中,因为出现了一些废墟和障碍,就没办法再继续深入,这个情景被立刻加入到一年之后的比赛当中,现在的救援机器人也能够在这一场景下做到游刃有余。」

Claude 教授还提到,机器人世界杯比赛中最大的一个优势是标准化的平台,在这个平台上所有的代码都是开源的,所有团队在比赛结束之后都可以共享这一平台上面的软件。这样,大家就可以从彼此的想法当中借鉴,能够更快地学习非常多的新技巧,也能在这一过程当中,在编程方面获得很大的提升。

过去几十年间,共有来自四十多个国家的团队参与这项赛事,在 Claude 教授看来,中国队、荷兰队、澳大利亚团队都是典型强队。在救援机器人方面,泰国、伊朗表现非常亮眼,日本、美国还有德国在机器人比赛当中也取得了相当优秀的成绩。

对话RoboCup 2019主席Claude Sammut教授:系统的可靠性比单一的卓越零件更为重要

Claude 教授对雷锋网 AI 科技评论说道,具备创造力是强队非常重要的一项特质。此外,在比赛中,能赢的团队,往往是犯错最少的团队。他进一步解释,对于机器人学科来说,非常重要的一点是,组装出一个可靠的系统,要比系统只具备某个卓越的零部件重要的多。

机器人的发展还很缓慢,不必担心终结者里出现的场景

Claude 教授谈到,第一届比赛时,机器人的表现非常不好,不断地跌倒、再跌倒,随着后来技术逐渐增强,它们的表现才开始变好。「如果你把整场比赛都看完,你就会发现机器人在比赛中有对球的争抢,还有一些非常复杂的动作,这些可能在外行观众看来,不会觉得多么复杂,但是我们知道做到这样的操作有多么艰难。所有这些变化都是渐进式的,并不是一蹴而就,比如说出现了一种新的传感器,一种新的电机,我们会把这种新的元件逐渐整合到机器人的设计当中。」

虽然 RoboCup 在这些年间取得了不错的发展,但 Claude 教授表示,机械和计算层面的两大因素很大程度上制约了机器人的发展。

在机械方面,因为电机与人类的肌肉在灵活程度上完全不同,所以要让电机能够跟人类的肌肉一样灵活活动非常困难。例如波士顿动力机器人,它基本上靠液压驱动,需要大量的电,所以机器人需要随身背着电池,于是重量就会加大,而且也会非常危险。

从计算角度来讲,双足机器人非常不稳定,会经常出现跌倒的情况,所以这就涉及到持续的控制问题。踢足球的机器人看上去可能不会像波士顿动力发展得那么完备,从控制角度来讲,有很多工作要做,它可能需要绕过一些障碍物,这一过程当中涉及到启动、停止,在转变方向的时候,还需要保障它不会跌倒,这些都是巨大的挑战。

对于未来是否会出现像终结者中一样的画面,Claude 教授说道,人类完全没有必要害怕或者担心那种场景,即便这种事情真的发生,也会在很久以后。「我们现在完全不知道如何让机器人做到电影里的那种操作。改变肯定是渐进式的,不可能是飞跃式。最终,我相信肯定会有很多智能的机器和机器人,人类也会需要跟那些智能体学会合作,但是我们会有很多时间来适应这种生活方式。」

谈到最近的研究,他着重强调了人类和机器人的互动。他表示,直到最近几年,机器人都是主要应用在工业界,而不是普通家庭中,它的存在并不亲民,但是随着价格逐渐下降,会有越来越多的家庭和办公场所也能够应用机器人,所以会出现更多的人机互动。

此外,在机器人研究中,信任也是一个非常重要的研究课题。如果人类不信任机器人,他是不会使用机器人的。要想实现对机器人的信任,首先就要保证机器人是有可预知性的。「人类要了解到自己手上的机器人会按照自己的想法去做出行动,如果它没有做出行动,人类也会期待机器人能够做出解释,为什么它没有按照自己的意愿活动。」

点击以下链接,查看机器人专家张正友:机器人技术现状以及我在腾讯 Robotics X Lab 做的机器人

https://ai.yanxishe.com/page/blogDetail/9771

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