引領(lǐng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)革命新時(shí)代

黃健

近年來，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、MEMS技術(shù)等的推動(dòng)下，機(jī)器人開始由傳統(tǒng)工業(yè)制造領(lǐng)域迅速擴(kuò)展到醫(yī)療生物、礦產(chǎn)勘探、教育娛樂、救援救助等多個(gè)領(lǐng)域?！袄浔钡墓I(yè)機(jī)器人，開始有了性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，智能服務(wù)機(jī)器人漸漸“抬頭”。在2015年剛剛召開的世界機(jī)器人大會(huì)上，眾多智能情感機(jī)器人的亮相無一不彰顯著機(jī)器人的未來走向。

“問世間情為何物？直教人生死相許……”《一席》節(jié)目講壇上，一位身穿白襯衫、西服褲的學(xué)者略顯神秘地吟誦著?！扒楦杏?jì)算與智能機(jī)器人”的演講序幕緩緩拉開。

光影中的主講人就是十多年來“癡迷”于機(jī)器人研發(fā)的任福繼教授，2009年他就作為唯一的華人學(xué)者被遴選為日本工程會(huì)首屆院士。

“直教人生死相許的，不僅僅是人，還有我們的機(jī)器人。我就是要讓機(jī)器也具有情感……”任福繼邊說邊點(diǎn)擊了下播放器，講壇的大屏幕上出現(xiàn)了一個(gè)與之相貌相似的機(jī)器人向著觀眾招手，“女士們先生們，下午好！歡迎大家來到一席堂”。

其實(shí)，早在2000年，任福繼就敏銳地意識(shí)到隨著工業(yè)機(jī)器人在醫(yī)療、生物制造等多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，未來工業(yè)機(jī)器人勢(shì)必會(huì)由工業(yè)制造向智能服務(wù)邁進(jìn)。而服務(wù)機(jī)器人也并非只是機(jī)械地幫助人們洗衣、擦地，而是能與人類進(jìn)行“情感”交流，甚至是無障礙“對(duì)話”。

認(rèn)知情感 開啟情感機(jī)器人的探索之路

上世紀(jì)80年代，日本工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界上占比高達(dá)三分之二，直接把日本國(guó)民生產(chǎn)總值拉到世界第二。進(jìn)入90年代后，日本企業(yè)巨頭、政府高層及科研工作者開始更深層次的設(shè)想，那就是“將機(jī)器人導(dǎo)入到家庭”。但接下來的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，現(xiàn)代智能機(jī)器人基本能按人的指令完成比較復(fù)雜的工作，如深海探測(cè)、作戰(zhàn)、偵查、搜集情報(bào)、搶險(xiǎn)、服務(wù)等工作，模擬完成人類不能或不愿完成的任務(wù)，或者采用接近于人體皮膚的工業(yè)制品，打造外表與人無異的機(jī)器人……可是機(jī)器人始終并不能夠成為家庭中的一份子。

也是在這一時(shí)期，在日本人工智能領(lǐng)域從事研究工作的任福繼，在國(guó)際上首次提出自然語(yǔ)言處理、自然語(yǔ)言理解的“超函數(shù)”理論，并將該理論成功應(yīng)用到“多語(yǔ)翻譯”領(lǐng)域，榮獲日本自然科學(xué)源內(nèi)獎(jiǎng)。他把智能科學(xué)進(jìn)行細(xì)分，提出“多語(yǔ)言、多功能、多媒體智能化”概念，創(chuàng)建了一個(gè)嶄新的學(xué)科領(lǐng)域。同時(shí)，他也在密切關(guān)注著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。

在智能科學(xué)領(lǐng)域上的卓越成就，讓任福繼成為日本各大學(xué)會(huì)交流會(huì)議廣泛邀請(qǐng)的對(duì)象。一次偶然機(jī)會(huì)，他接觸到了情感計(jì)算的概念。這讓本身就擁有人工智能領(lǐng)域豐富研究經(jīng)驗(yàn)的他，接受得非?？欤扒楦性瓉砜梢杂脕碛?jì)算，通過計(jì)算居然可以模擬出情感”。

這時(shí)的任福繼迅速意識(shí)到“若讓機(jī)器人走進(jìn)家庭，就必須讓它與人在精神層面上交互”。他認(rèn)為，從人的進(jìn)化層面來講，直立行走、使用語(yǔ)言、具備情感及思考力，是區(qū)別于其它動(dòng)物的主要特征。而目前所生產(chǎn)應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人沒有情感，只是一架架冷冰冰的機(jī)器，只有人形軀殼，無法與人產(chǎn)生“情感共鳴”。機(jī)器人如果要進(jìn)入人的生活，那么就要具備人的特征，只有這樣才能達(dá)到“人機(jī)共生”。

解決了機(jī)器人為什么有情感這個(gè)問題之后，接下來就要考慮讓冰冷的機(jī)器人擁有人的“七情六欲”。那如何把這些“情感”添加到機(jī)器人身上呢？任福繼反復(fù)思索。

量化計(jì)算 建立情感數(shù)據(jù)庫(kù)

“從人機(jī)交互的歷史演進(jìn)來看，經(jīng)歷了手工作業(yè)階段、作業(yè)控制語(yǔ)言及交互命令語(yǔ)言階段、圖形用戶界面階段、多模態(tài)人機(jī)交互階段到高級(jí)人機(jī)交互多個(gè)階段”，任福繼在“第七屆全國(guó)認(rèn)知科學(xué)會(huì)議暨第一屆中國(guó)與世界認(rèn)知科學(xué)國(guó)際會(huì)議”主題報(bào)告中著重強(qiáng)調(diào)了高級(jí)人機(jī)交互的概念，“到這一階段后，機(jī)器才能夠達(dá)到或無限接近人與人的交互”。

“具有情感的高級(jí)人機(jī)交互是實(shí)現(xiàn)人機(jī)和諧、友好共存的有效途徑?！钡珯C(jī)器是無生命的，人是有生命的，兩者之間的區(qū)別就在于有無情感。而人的情感多種多樣，又是虛空無形，因此在情感的主動(dòng)采集、高效融合、選擇感知和意圖理解等環(huán)節(jié)上的調(diào)控是否精確，是提升人機(jī)交互效果的關(guān)鍵。

那么，要抓住人類特有的情感要素，首先就是感知多種情感、進(jìn)行量化分析！任福繼想到了情感計(jì)算！目前，為讓機(jī)器人感知人類情感并產(chǎn)生與人類相似的情感，比較流行的研究手段是腦認(rèn)知，即對(duì)人類大腦進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。

任福繼卻認(rèn)為，與其直接剖析復(fù)雜腦結(jié)構(gòu)，認(rèn)知腦功能，不如反向而行，通過外界信息（如語(yǔ)言、語(yǔ)音、面部表情、手勢(shì)姿態(tài)等）的逆向推演，利用情感計(jì)算的手段，模擬與情感之間的關(guān)系，間接地認(rèn)識(shí)腦功能，認(rèn)知情感機(jī)制。

“高級(jí)人機(jī)交互要想突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，關(guān)鍵取決于對(duì)智能機(jī)器人賦予的情感計(jì)算與交互能力。而以智能機(jī)器為載體、以多元感知為手段、以情感計(jì)算為突破是實(shí)現(xiàn)高級(jí)人機(jī)交互的有效途徑?！庇谑?，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)置了“機(jī)器人個(gè)性化人格庫(kù)”，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了“人類情感認(rèn)知與機(jī)器情感創(chuàng)生”的工學(xué)模型，把人的情感認(rèn)知與機(jī)器的情感創(chuàng)生出來了。

另外，考慮到在外界影響下人的情感類型會(huì)不同，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又提出了令世界矚目的“心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)”理論。任福繼介紹說，“首先將人的內(nèi)心情感分為n個(gè)狀態(tài)，假設(shè)它對(duì)應(yīng)于信息處理過程中的n個(gè)離散狀態(tài)，我們稱為心狀態(tài)。當(dāng)各狀態(tài)在受到外界刺激時(shí)，依據(jù)這之前的狀態(tài)將向另外的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，這就是這個(gè)時(shí)間點(diǎn)后的情感狀態(tài)。根據(jù)大數(shù)據(jù)，可以分析得到這個(gè)心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)?！?/p>

任福繼團(tuán)隊(duì)把提出的“人類情感認(rèn)知與機(jī)器情感創(chuàng)生”與“心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)”的研究成果形成論文，榮獲IEEE、ICAI國(guó)際會(huì)議杰出論文獎(jiǎng)，技術(shù)水平已領(lǐng)先世界。

可是，新問題又來了。心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)這“情感”大數(shù)據(jù)的創(chuàng)建與應(yīng)用，怎么在機(jī)器人身上實(shí)現(xiàn)呢？于是，任福繼帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始籌劃起了“豐心工程”項(xiàng)目。

豐心工程 為情感機(jī)器人安上“心腦”

情感機(jī)器人的用途只是交流情感、陪護(hù)人嗎？誠(chéng)然不是。它還能夠識(shí)別人的情緒、判斷人的心理，像“人”一樣預(yù)測(cè)人的未來行為。

人往往會(huì)把一些情感有意識(shí)或無意識(shí)地潛藏起來，并不外露。會(huì)排斥親人、朋友，但可能會(huì)被記述在紙、博客、微博、空間等各個(gè)“相對(duì)封閉”的角落，渴望與陌生人進(jìn)行些許交流。而這些不廣為人知的記述往往能夠反映出一個(gè)人內(nèi)心最為真實(shí)的想法。若機(jī)器人能認(rèn)知這些情感，了解人的內(nèi)心世界，并與人進(jìn)行情感交流，那世間會(huì)不會(huì)少些抑郁癥患者、少些自殺悲劇呢？

這就是“豐心工程”項(xiàng)目的前期設(shè)想。2007年，任福繼帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正式創(chuàng)立“豐心工程”，開始了情感語(yǔ)料庫(kù)的構(gòu)建工作。

“把情感語(yǔ)料庫(kù)輸入到機(jī)器人身上，讓機(jī)器擁有“大腦”功能，能夠根據(jù)人的語(yǔ)言表達(dá)來認(rèn)知人的情感并自身生成適當(dāng)?shù)那楦姓Z(yǔ)句，與人進(jìn)行相互交流”，即“用工程的方法去感知人的情感及心理狀態(tài)，由此豐富人們的內(nèi)心”。

“豐心工程”的創(chuàng)建，讓機(jī)器人擁有情感的研究進(jìn)程又向前邁進(jìn)了一大步。

任福繼舉了個(gè)例子。2008年汶川大地震后，國(guó)內(nèi)某縣委宣傳部副部長(zhǎng)承受著幼子遇難的巨大悲痛，全身心完成抗震救災(zāi)工作后自縊身亡。在他生前的博客中，有寫道：“……兒子，你走了，帶走了我們所有的希望……”“……假如，某一天，我死了，爸爸，請(qǐng)您不要哭泣，我真的活得太難了，人生為什么總是充滿苦難，充滿艱辛，充滿離愁……”

假設(shè)當(dāng)時(shí)有情感機(jī)器人，通過這些文本識(shí)別出情感，就可以發(fā)現(xiàn)他“選擇自殺”的危險(xiǎn)信號(hào)，就能夠找出一條更完美的解決途徑，避免悲劇發(fā)生。“利用我們研制出來的情感機(jī)器人，可以明顯計(jì)算出他的自殺曲線已瀕臨危險(xiǎn)邊界”，任福繼認(rèn)為文本情感的計(jì)算，是情感機(jī)器人的必備功能。

除此之外，通過大量考察，任福繼還從語(yǔ)音、表情、姿態(tài)等情感狀態(tài)上建立語(yǔ)料庫(kù)，試圖從客觀上盡量還原出人的心理狀況。此項(xiàng)科研成果得到了業(yè)界廣泛認(rèn)可，由他主持的“基于先進(jìn)智能的心理健康的感知與計(jì)算”也被列為國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目。其成果獲吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

立足現(xiàn)實(shí) 跑贏情感機(jī)器人市場(chǎng)

雖然中國(guó)在情感機(jī)器人技術(shù)方面，取得了一定程度的發(fā)展。但仍需認(rèn)清現(xiàn)有格局，把握未來方向。

近年來，機(jī)器人的使命已開始逐漸“跳出”傳統(tǒng)工業(yè)制造范疇，“觸角”開始迅速延伸到其他領(lǐng)域。擁有不同功能的專用服務(wù)機(jī)器人被深入研發(fā)?！耙诰_的情感體系調(diào)控下，量化生產(chǎn)專用服務(wù)機(jī)器人”成為大勢(shì)所趨。

由軟銀開發(fā)的情感機(jī)器人“佩貝”的出現(xiàn)，可以看作是第一款商業(yè)化情感機(jī)器人。隨后，2015年“雙11”活動(dòng)期間，由國(guó)內(nèi)知名機(jī)器人制造商——科沃斯公司發(fā)布的各種家庭服務(wù)情感機(jī)器人，比如“窗寶”“地寶”等，掀起“狂卷風(fēng)”般的購(gòu)買浪潮；在2015年世界機(jī)器人大會(huì)上，又涌現(xiàn)出多款“寶貝”，尤其是美女情感機(jī)器人“Geminoid F”的出現(xiàn)，吸引了眾人眼光。在老人護(hù)理、患者看護(hù)、兒童陪伴、學(xué)習(xí)教育、智慧家庭、和諧社區(qū)、服務(wù)中心、咨詢機(jī)構(gòu)、醫(yī)療健康、通信交流、游戲娛樂等諸多方面，一些情感機(jī)器人都得到應(yīng)用。比如合肥工業(yè)大學(xué)與中航工業(yè)洪都共同研制開發(fā)的“情感輪椅”，由里奧推出的“兒童陪護(hù)機(jī)器人”等都被應(yīng)用到實(shí)際生活中。

任福繼認(rèn)為，在不久的將來，情感豐富的專業(yè)服務(wù)機(jī)器人會(huì)越來越受人們的青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前至少有48個(gè)國(guó)家在發(fā)展機(jī)器人，至少25個(gè)國(guó)家涉及服務(wù)機(jī)器人的研制開發(fā)。

2015年5月，日本“機(jī)器人革命行動(dòng)委員會(huì)”正式創(chuàng)立，立志要建立世界機(jī)器人創(chuàng)新基地，把活用在中小企業(yè)、農(nóng)業(yè)、護(hù)理及醫(yī)療、環(huán)境等方面的機(jī)器人數(shù)量做到世界第一，引領(lǐng)世界機(jī)器人的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。歐美各國(guó)一方面繼續(xù)擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人的后續(xù)研發(fā)，一方面加大服務(wù)機(jī)器人的研發(fā)投入，意欲在機(jī)器人革命時(shí)代占領(lǐng)一席之地。韓國(guó)也不甘落后，在服務(wù)機(jī)器人上也狠下功夫。

任福繼介紹說，第一次第二次的工業(yè)革命，讓世界格局重新洗牌?，F(xiàn)在世界又迎來了第三次機(jī)器人革命，對(duì)各國(guó)而言都是機(jī)會(huì)。強(qiáng)者更強(qiáng)，弱者變強(qiáng)。因此，未來機(jī)器人市場(chǎng)資源的占有與否、占有多少，都源自于機(jī)器人所具備的“智商”與“情商”。目前的機(jī)器人市場(chǎng)早已如火如荼?？疾炷壳皺C(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，他表示，“傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)多以歐美、日本為首，近四成的機(jī)器人數(shù)量在日本。中國(guó)在工業(yè)機(jī)器人的核心研制技術(shù)上面很薄弱，但當(dāng)機(jī)器人的工作場(chǎng)所由工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)大到專業(yè)服務(wù)領(lǐng)域時(shí)，世界各國(guó)的研制技術(shù)都很薄弱，沒有哪個(gè)國(guó)家、哪個(gè)企業(yè)擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)”。因此，大家水平差不多，處于同一起跑線，那就看誰“跑的快”，誰就能搶占市場(chǎng)先機(jī)。

任福繼指出，我們應(yīng)從計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、機(jī)械工程、機(jī)器人學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、社會(huì)學(xué)、病理及美學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域去研制具有智能情感的服務(wù)機(jī)器人。就目前而言，各國(guó)在服務(wù)機(jī)器人的“腦智”與“心智”研發(fā)上，都處在起步階段。因此，中國(guó)要想趕超，就要在機(jī)器人的“腦智”與“心智”上下功夫，多取得一些原創(chuàng)成果，掌握先端技術(shù)，才會(huì)擁有更多話語(yǔ)權(quán)。

在任福繼看來，利用情感計(jì)算來認(rèn)知人類情感及生成機(jī)器情感，是他們當(dāng)前亟待解決的難題，也是能否搶占機(jī)器人產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的關(guān)鍵。他說，科學(xué)研究的過程中總會(huì)存在不確定性因素，結(jié)果與初衷相悖離的情況經(jīng)常出現(xiàn)?！氨热缥覀?cè)鞠胪ㄟ^情感計(jì)算研制出情感機(jī)器人，可我的一個(gè)博士早在8年前就通過情感技術(shù)開發(fā)了“心靈掃描”技術(shù)，應(yīng)用到了游戲中”。在服務(wù)機(jī)器人“腦智”和“心智”的建設(shè)上，科研必須要把握全過程，才能達(dá)成量化生產(chǎn)、服務(wù)于民的科研目的。

不忘初心 為中國(guó)科教事業(yè)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策

從1986年任福繼考入中科院計(jì)算所博士研究生后赴日留學(xué)，憑借多項(xiàng)領(lǐng)先于世界水平的科研成果與累積的國(guó)際聲望，2009年他作為唯一的華人學(xué)者被遴選為日本工程會(huì)首屆院士；與諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)吒咤K、美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)駱家輝等被全球150家媒體評(píng)選為“2009年全球華人十大新聞人物”前三名……

任福繼在語(yǔ)言工程、智能信息工程、情感計(jì)算及機(jī)器人研發(fā)方面躬耕十多年，享譽(yù)世界的同時(shí)，他也把自己長(zhǎng)期積累的豐富學(xué)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)回饋給了自己的祖國(guó)和社會(huì)。作為全國(guó)人大、全國(guó)政協(xié)兩會(huì)的海外列席代表，他對(duì)中國(guó)教育事業(yè)提出“千人計(jì)劃聯(lián)誼會(huì)”等多項(xiàng)建設(shè)性意見，并曾受到多名國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人接見。他還擔(dān)任了多所高校的研究顧問、兼職教授，為加強(qiáng)中國(guó)與國(guó)際的交流，為促進(jìn)科教事業(yè)發(fā)展出謀劃策，為眾多的科研同行指點(diǎn)迷津。

2010年，合肥工業(yè)大學(xué)正式成立先進(jìn)智能機(jī)器研究院，隨后建立了計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院情感計(jì)算所。在日本國(guó)立德島大學(xué)任職的任福繼應(yīng)邀擔(dān)任院長(zhǎng)。他以具有情感的先進(jìn)智能機(jī)器人為核心應(yīng)用點(diǎn)，主持參與多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家“863”項(xiàng)目、企業(yè)委托項(xiàng)目及中日聯(lián)合項(xiàng)目等，在開展大量前沿性研究的同時(shí)，為情感計(jì)算及情感機(jī)器人的研究領(lǐng)域培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的科研人才……

目前，任福繼已經(jīng)申請(qǐng)了“云機(jī)器人”與“機(jī)器人學(xué)?！睂＠?。“未來，機(jī)器人們會(huì)像人類一樣，具有學(xué)?！?。在先進(jìn)智能機(jī)器研究院研發(fā)中的高仿真人形機(jī)器人及中國(guó)美女機(jī)器人，在情感表達(dá)方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平。任福繼團(tuán)隊(duì)正在給這些未來人類的伙伴創(chuàng)造“心”和“腦”，也使它們能像人類一樣不斷進(jìn)化，增強(qiáng)“智商”與“情商”。

功崇惟志，業(yè)廣惟勤。我們無比篤定在不久的將來，中國(guó)學(xué)者必將讓智能機(jī)器人技術(shù)將走向世界前列。讓服務(wù)智能型機(jī)器人成為一個(gè)擁有豐富“情感”的仿真人，走進(jìn)我們每一個(gè)家庭，和人類進(jìn)行“情感交流”，為我們“排憂解難”。到那時(shí)，世界將迎來一個(gè)與人類友好共生的機(jī)器人時(shí)代。