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人工智能与机器人前沿热点方向

发布日期:2017-07-18 浏览次数:801
       王田苗 北航机器人研究所名誉所长 国家特聘教授长江学者 国家杰出青年基金获得者

       1127日,王田苗教授在清华大学进行题为《人工智能与机器人前沿热点方向》的讲座。主要包括两方面,一是工程技术研究,如何从经济的视角或者社会发展的视角,来看待技术研究方向的选择,第二个是智能机器人三个前沿热点问题。以下内容是根据演讲录音、PPT补充整理。


       从宏观经济角度选择技术研究方向

       我有两个体会,一个是,任何的技术,任何的人,任何的政策,任何的国家都应该从一个时代的角度来看待它的走向和价值。

       中国经济发展,有几个比较大的周期,一是邓小平放开政策,包产到户,市场活跃起来;二是20世纪80年代后,中国家电迅速发展;然后在互联网的第一期时,中国接着启动房地产,房地产繁荣发展了10年,也就是在这个时期,中国正式进入WTO,中国的家电、机床、夹具等轻工业以全球的市场去布局。

       现在来看,2015年又是低谷,与此同时,科技浪潮信息,以人工智能、机器人、物联网、虚拟现实为代表。我们每个人都期待中华民族又能抓住机遇。

       未来十年,我们从技术角度怎么把握发展的方向,一定要从宏观的角度来看。基本态势主要有以下几点:

       1.美国主导的战略产业和金融规则,欧盟日本坚守在智能制造制高点,印度后来者直追,中国传统产业严重过剩,但高新技术、创业性产业蓬勃发展,并且中国具有极其大的市场,具有很强的牵引力。

       2.由于中国带有一定政府投资导向,造成政府和国企负载过重。政府负债率可能再60%-80%之间(除国防,发达国家90%,新兴国家55%),国企已高达125%(发达国家70%,新兴国家50%),中国家庭38%(发达国家175%,新兴国家35%)。意味着对企业的产品不好做,技术不好做。除了军工,中国家庭负载最低,相对而言,医疗、教育、互联网、手机、服务这些好做,大家愿意付这钱。

       3.科技浪潮颠覆性技术交融发展。如人工智能、机器人、虚拟现实、新兴沙龙365与物联网、智能与生物材料、新能源、生物医学、自主无人系统等等。

       在以上的前提下,我们不得不承认,又一个周期到来。无论在美国日本欧洲,还是中国,产业界、政府界和学术界对此都已经形成共识。从工程技术的角度来理解,其中医疗大健康、智能制造、人工智能、机器人、体育和教育、共享经济,这几个一直是热点,也是未来5-10年重要的关注方向。

       下图是117日,Gartner发布的未来智能化、数字化、格网化趋势,12个战略方向。


       Gartner做了非常详细的分析,我认为就是产业,在他的报告里,对未来智能化的产业,举了很多例子,比如从智能电视到智能家居、医疗的诊断和治疗方案系统、无人驾驶、VR等。

       这个时代到来,会颠覆,特征是什么,人们对此有争论,有人说人工智能和机器人是不是伪命题,也就是说,只是说他来了,并不是真正带来革命性的。最近,技术工程学家,经济学家认为,颠覆性社会的问题大概有两个要素:一个是技术是过去没有,对现有产品现有社会形态,现有的企业运作模式,产生颠覆性影响;第二个是这个技术很快从G (政府)TO B(企业) TO C(消费者)。目前来看,只有人工智能和机器人才有这样的特征。

       我觉得选择一项关键技术或工程技术,以下六大领域需要高度关注,我们说是接地气,比如说智能制造,一定要和汽车、智能终端、农副产品、物流、国防、航空航天向结合;还有就是医疗健康、临床分析、智能医疗咨询、医疗机器人、老人护理、生物医药;还有服务机器人,社交、聊天、陪护,安全监控;教育服务,如智能辅导系统、在线学习;娱乐游戏、互动体育;金融服务、共享经济。


       有关智能机器人的前沿热点

       第一个是智能材料和仿生结构。仿生与生物模型计算,微生物组织结构,智能结构材料的刚柔耦本体,软体机器人,智能SMAIPMC,人工肌肉与驱动,3D仿生与生物设计制造技术,结构、感知、驱动一体化功能部件,灵巧操作,生机电信息处理与识别。

       近两三年,一系列科学杂志,对机器人智能材料尤其关注。人们觉得在自然界里,人的运动和感知是一体的,探索有没有类似的人工肌肉、电结构、钢耦等新材料,进而促进软体机器人研究。

       过去机器人康复往往靠电机,现在是靠智能材料,通过加电以后,这种方式突破,可能在医疗上,增强性质方面发挥很大作用。

       软体机器人主要由软材料构成,与生物软组织刚度近似,具备低成本,可以安全、高效地与人类和自然生物交互。因此在易碎、柔软形状不规则的海珍品快速、低成本、无损捕捞作业中具有广阔的市场前景。软体手将在后工业时代的药品、生鲜、饺子、冰激凌、茶叶、方便面等发面实现广泛应用。最大的好处是,它的结构可以用3D打印设计,通过气动或液压都可以控制。

       第二个是人工智能。人工神经元多层网络深度学习,抗干扰感知识别,听觉视觉语义理解与认知推理,自然语言理解,情感识别与聊天,大数据计算与碎片性知识提炼,人工智能芯片等。


 

       针对ImageNet ILSVRC 1000种物体的识别,Deep CNN已经超过了人类的识别能力。人的错误率是5%多,而机器达到了3%多。还有针对交通信号灯和指路牌的识别。人的识别率98.84%,机器人识别率的是99.81%。无人车走到路上已经不是技术问题,而是交通法规问题。从理论上证实,无人驾驶汽车从伤亡上,远远小于人为的。

       现在的问题,人们觉得人能举一反三,机器举三反一,目前来看,机器人能识别这么多东西,有人认为其实没有识别,只是分类,只是记忆。抗干扰性视觉语音、认知,以及智能语音理解、大数据、语音依然是挑战,看谁来突破,突破后就是强人工智能。所谓弱人工智能是在单项上比较强,强人工智能是能够跨不同领域。

       现在核心其实是利用深度Deep CNN,加大数据,加芯片,加云计算,实现了一种直觉性的感知智能。认知智能和创造性的智能,还远远不够,这些很多科学家在做。如果达到了,对社会和人类的伦理问题也会出现。

       第三个是多机协同和人机共融。人机交互,行为理解,协同作业,多机物联网,安全技术等。新结构与新材料、互联网、大数据、人工智能等信息技术与人机融合,带给智能机器人变革。人机协作机器人成本偏高是个问题,主要还是在装配电子食品药品得到应用。人机共融方面,抗震救灾发挥重要作用,还有助老助残。


       有关中国智能制造和机器人的几个想法

       1.全球市场上,机器人以12%的速度增长。中国自主品牌机器人,增长率是33%,非常高,这个数据反映出中国企业在爬坡,超出了中国本身所需要的量。可以预见,要不了多久,中国半壁江山都将会是中国自主品牌。现在的难点基本在在焊接——点焊和弧焊,88%还是四大家族,但是上下料,码垛,还有AGV,国产机器人已经占据半壁江山。中国市场很大,中国人很勤奋,中国的企业家很有韧劲,所以在这方面,我认为再过5-10年,中国机器人,半壁江山将归中国。

       2.机器人我认为是长期刚性需求,即使金融周期和周期有一个过程,机器人也是长期的刚性需求,主要是恶劣环境下,机器人是不可替代的,再加上劳动力成本高,加上老龄化社会,再加上法律。

       3.中国智能制造还要走中国的道路,不能完全模仿西方的,特别是无人化工厂,因为这取决于两个要素,一个是长期稳定的订单是否能保证,第二是管理文化是否到位,才能有利。否则无人化工厂有可能变成一个摆设。

       4.工业机器人、服务机器人和特种机器人,这三种率先量大面广的应用。工业方面,灵巧作业,多臂多手,体感示教将在3C食品、物流国防方面批量应用,服务方面主要是聊天和陪护,银行接待餐厅超市,很快出现出现的结果主要是和成本有关系。特种目前来看,无人机无人车还有医疗,这些方面非常明显,我这里讲的是他有一定量的推广。不排除还有试驾、空间,还有矿山井下,量比较大的。

       5.没有核心技术,可能站不住,被浪冲掉,真正站得住的,其实是具备服务机器人和人工智能核心技术的才在风口站得住。
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