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“千人计划”专家黄晓庆:云端仿人智能机器人是唯一超车路径

来源:千人杂志 作者:王锋琪 2015-02-09 18:20:26
导 读

人工智能是国际科研领域的最前沿,不但已经成为当前国际科技竞争的重要技术之一,也是判断一个国家创新能力的重要性标志。百度公司CEO、“千人计划”专家李彦宏两会提案设立“中国大脑”计划,使人工智能这一话题再次被推到聚光灯下。今天,就让千人计划网小编带您走近国家“千人计划”特聘专家、中国移动研究院院长黄晓庆,听他讲述机器人产业的发展方向。

  历次工业革命好比一颗原子炸弹,震碎了人类既定生活方式,也掀起一连串科技创新的浪花。更微妙的是,往往一次工业革命的参与程度,对国与国之间的排名座次构成持续性震荡和影响。当前,雄心勃勃的国家军团们正在奔忙:一边继续释放第三次工业革命的巨大红利,一边对第四次工业革命提前预判和布局。

  由此,疑团也接连而至。第四次工业革命究竟是什么?中国能否借力完成弯道超车?在中国移动研究院院长、“千人计划”国家特聘专家黄晓庆看来,机器人将是引领第四次工业革命的主要推动力。他认为,放到宏观角度分析,中国的表现更像一场时间追逐赛——“从第一次的不参与、第二次的落后到第三次的跟随,我国参与工业革命的意识和速度在不断进步。目前,第四次工业革命的临界值已经到来,我国要大力发展机器人、尤其是云端结合的仿人智能机器人,瞄准目标进行追赶甚至反超,这也是我国实现弯道超车的唯一路径”。

  黄晓庆的判断是基于几十年的产业和技术积淀。近日,记者对黄晓庆进行了独家专访,请他预判第四次工业革命的大趋势,并对我国弯道超车路径给出建言,希望通过云端仿人智能机器人杠杆撬动国家整体竞争力。


 机器人革命到了临界值

记者:您在国内率先提出“机器人将引领第四次工业革命”的观点,判断依据是什么?未来机器人将带来哪些颠覆性变革?

黄晓庆:首先,我们要弄清楚如何定义工业革命。为此,我们认为——必须在生产力提高一百倍数量级别以上的工业创新才能称之为工业革命,低于此级别则只能叫做工业演进或进步。按照这个衡量标准,迄今为止,人类历史上已经历了三次工业革命,分别为机器工业革命、电汽工业革命、计算机工业革命,相对应解决了机器动力问题、能源传输问题、信息处理及传输问题,都为人类社会带来了生产力的巨大变革。需要说明的是,目前,全球仍然在第三次工业革命的持续探索中,包括互联网、移动互联网浪潮都归属于其一系列衍生现象。

  在此基础上,再来探讨机器人是否符合衡量标准。我认为,下一次工业革命是能完全替代人角色的智能机器人革命。实质上,是人类复制了另一个自己,利用制造出来的机器人完全替代自身从事自主、智能的行为。与人类历史上发生的前三次工业革命相区别,这次工业革命完成了机器在一个时空、事件、情景内由“部分替代人”到“全面替代人”的过程。举几个例子:如果造出一辆能够自动驾驶的汽车,可以取代司机;如果造出一个家庭保姆型机器人,可以帮人类带小孩、做家务;如果工业生产线上使用柔性机器人,可以替换现在的产业工人。由此推断,伴随着智能机器人的更新换代,未来人类社会各领域将迎来颠覆性变革。当机器人革命完成后,一方面,那些依赖于机械劳动力、简单运算、繁重体力的工种将不复存在,世界上已经没有普通的人类劳动者;另一方面,未来我们每个家庭都将配备1—2个机器人帮助完成各种保姆工作,正式步入个人机器人时代。

  如果按照这个逻辑,第四场工业革命更准确地说是机器的信息革命,实际是第三场工业革命的延续,又是生产力的一次巨大飞跃。

记者:您曾表示,目前机器人的自主、智能革命到了一个临界值。如何解读“临界值”已经到来?

黄晓庆:实际上,从科幻角度、人类梦想角度出发,人类对机器人的幻想已经有几百年历史。我们一直在想,能否让机器人跟人类一样聪明。然而,任何技术的发展必须经历一段时间的酝酿,直到达到一个临界值,一场技术革命就呼之欲出了。

  在我看来,目前机器人革命的临界值已经到来。一方面,近年来在造出能够完全替代人类的机器人智能操作系统的技术准备上已经到了一个临界值。简单梳理,有以下4个例子:一是汽车自动驾驶技术成熟。根据谷歌最新数据,自2006年起谷歌自动驾驶的汽车8年来在真正道路上完成了70万英里的自动驾驶。最近,自动驾驶汽车的研究从“路上测试”转到了“计算机仿真”。这意味着人类已经造出了完全有自主行为的机器代替人开车;二是美国军用无人机的功能示范。虽然被定义为遥控飞机,但当遥控人员不下达指令时,它可以自己做出动作,在战区执行任务中自主控制高度、逃避敌军侦探、保持隐蔽状态;三是IBM超级机器人Watson成答题冠军。作为一款专门用来答题的机器人,它具有自主学习、自主推理的能力,因在2012年美国著名电视大赛“危险边缘”(Jeopardy)中一连击败2位往期冠军选手而声名大噪;四是感知系统的技术突破。近年来,包括谷歌、Facebook、谷歌、科大讯飞、百度在内的多家知名互联网企业,运用“深度学习”技术推出了语音和图像的识别、合成算法,这些新算法和技术的部分功能已超过了人类大脑。

  另一方面,当下社会应用需求层面也已经到了临界值。一是从现实情况来看,伴随工业机器人的蓬勃发展,产业链构建相对成熟,同时伴随着全球劳动力价格的持续提高,老年化现象的不断严重,释放出强大的社会需求。从整个机器人产业发展来说,目前已经到了“要从工业界走向家庭和个人”的临界值,开始有能力向家庭和个人服务层面拓展;二是从实用经济学角度来看,任何能够成倍提高生产力、成倍降低成本、成倍减少人工投入的技术,一定会被资本追捧。在利益驱动之下,资本会投入制造这些能帮助提高生产力的机器。因此,具有自主、智能能力的机器人产品市场的增长速度可以预估。

  有一点需要补充说明。尽管我们说目前已经到了一个临界状态,但要承认的是,全世界关于智能机器人应该是什么样子、它是否有工业标准、产业链怎么建立等核心问题上仍属于早期探索阶段,真正意义上的第一代智能机器人产品还未出现。


云端仿人智能机器人成国际焦点

记者:在引领变革的各类机器人中,您最看好哪一款?

黄晓庆:我想重点介绍云端仿人智能机器人。它代表的是机器人发展的较高境界——外形和人相似、思维模拟人大脑,更贴近人类复制另一个自己的目标。

  为什么要强调云端、仿人两个层面?这其中包含了多重考量。首先讲为什么要“云端”。对于一件工业或电子产品来说,最重要的部分是操作系统。同理,要实现机器人的智能程度,必须依托于强有力的操作系统,充当机器人的大脑角色。然而,现实情况却是,假如机器人是一台会动的机器,目前没有办法将支持软件的运算系统装在其体内。研究数据表明,人类大脑运算能力是机器人最高运算能力的100万倍,这意味着要制造能达到人类运算能力的机器,目前需要一个体积是人脑100万倍的机器人大脑。此种情形下,从实用性角度考量,约人脑100万倍大的机器人大脑根本无法和其身体相匹配。这条路径走不通的情况下,到底装在哪?答案是装在“云”里。我们可以认知系统放在云里,身体、驱动、传感器放在机器人本体上,通过移动通信将二者连接起来,实现顺畅操作。更形象地说,相当于把一个人脊椎以上的大脑和小脑存在“云”中,做出了一个现实版的“阿凡达”。

  再来说明为什么要仿人。机器能够全面代替人是很重要的产业目标。这种背景之下,只有仿人的机器人才能有效使用为人设计的工具,顺利在有人的环境下工作,实现需求和发明的真正无缝对接。在我看来,这是未来人类使用机器人的一个核心需求点。

记者:据我所知,目前第一代云端仿人智能机器人产品还未面世,原因是什么?

黄晓庆:相比于其他类型的机器人,云端仿人智能机器人对自动化程度、柔性程度要求更高。相比之下,目前产业技术进步的速度仍有一定距离。因此,云端仿人智能机器人的研发和面世还需要一个循序渐进的过程。

  在我看来,制约第一代云端仿人智能机器人面世的因素分四个方面。一是技术密集。一方面,机器人认知系统属于高密集技术范畴,代表了云计算、人工智能等领域最新、最复杂、甚至还未理解的新技术发展方向,研发难度可想而知;另一方面,机器人整个硬件领域还有待重大技术进步。举个例子,通过每公斤肌肉的驱动力量对比实验发现,机器人只能达到人类水平的1/10,亟需开发更加轻便的合成材料制作机器人身体;二是成本高昂。机器人的驱动系统、感知系统成本相当高。这种情况的出现,很大程度取决于目前机器人产量非常低,即使是工业机器人,当前大型跨国公司也只能维持年产几万台、十几万台的水平。可以试想,如果市场全面打开,当产量上升到几百万台、上千万台的时候,生产成本将会成倍下降;三是高能耗。机器人运算系统消耗能量过大,直接影响到其可携带的便利性。如何带足够电池运动相当长的时间,还未探索出适宜的解决办法;四是产业标准尚未建立。按照一般行业逻辑,是先有技术再有标准。

记者:为了抢占领跑先机,目前围绕云端仿人智能机器人的竞争态势如何?呈现出哪些特点?

黄晓庆:综合前面所讲,既然是一次颠覆性的工业革命,各方面条件已经到了一个临界状态,第一代产品还未真正面世,当前的竞争格局可以称之为“黎明前的黑暗”——任何有进取心的国家或企业,都想尽早插足这个领域。因此,可以看到,这场战斗还没未开打就已经进入了白热化阶段。

  从国家竞争层面看,目前全球围绕机器人的竞争已超越国家一级,上升到国际合作与竞争相融合贯通的阶段。首先,美国DARPA机制之下,几乎所有全球顶尖的机器人企业都参与进来;此外,欧共体的RoboEarth计划、日本仿人机器人开发也纷纷采取了跨国研究战略;相比之下,中国正在稳固、迅速赶超,但目前还着重于“赶”没到“超”的地步。

  从企业竞争层面看,“暗潮涌动”的战斗刚刚开始。就目前态势而言,各大企业的侧重点各不相同。一是谷歌采取“挖空型(EmptyStrike)”人才战略。截至目前为止,谷歌已经收购了超过了十家世界顶尖智能机器人研发公司,以奠定自身起跑优势;二是IBM成立Watson事业部,将Watson作为产品推向市场;三是Facebook、百度着手“云”布局。通过“深度学习”技术,推出了语音和图像的识别、合成算法;四是东芝、本田等日本企业着重“仿人”等机器人控制技术的研究。

  总体看来,云端仿人智能机器人的技术研究仍然有待突破。首先看智能水平,以美国DARPA举办的机器人挑战赛(RoboticsChallenge)为代表,共有7支参赛队伍的机器人能够完成爬楼梯、开阀门、开汽车等操作,但总体效果和人类仍然存在较大的差距;再看仿人水平,以日本东芝、本田等企业为代表,目前日本制造的机器人在运动控制能力、模拟人的面部表情、皮肤等方面都达到一定水准,但在双足行走能力上还远不及人类。


云端仿人智能机器人是我国弯道超车唯一路径

记者:为什么说发展云端仿人智能机器人是我国弯道超车的唯一路径?

黄晓庆:先来阐述弯道超车的必要性。中国为什么必须发展云端仿人智能机器人?第一,从历史角度分析,中国在18世纪末19世纪初没有赶上第一次工业革命,因而沦为半殖民地半封建的国家,说明落后就要挨打。参与工业革命的重要意义不言而喻;第二,从现实目标着眼,中国在下一阶段发展规划中,提出走“创新驱动发展”道路。机器人革命本身就是一次巨大的发展创新;第三,从市场前景倒推,智能机器人代表未来经济发展的一个最核心领域,市场潜力巨大,产业规模很有可能超过汽车工业和智能手机工业之和。这个市场是中国绝对不能丢失的。

  再来看弯道超车的可能性。第一,智能机器人产业对工业积累要求相对不高。目前中国才走过30年工业化进程,工业基础薄弱,缺乏原始积累。相比于传统工业机器,智能机器人发展更倾向于信息化层面的突破。值得欣慰的是,受益于在第三次工业革命中持续跟随,我国在信息化技术领域并未落后太多,市场需求方面又机遇良多,弯道超车的可能性大大增强;第二,国际竞争还处于初级阶段。虽然各国围绕云端仿人智能机器人加紧研发,但目前还没有任何一个国家造出了第一代真正意义上的产品。从这个进程速度来看,中国还有大把的机会可以实现赶超。

  需要补充的是,通过发展云端仿人智能机器人实现弯道超车,不仅是国家战略层面考量,也与大众日常生活息息相关。理想状态之下,有这样一个想象空间:未来我们每一个家庭都配备有1—2个机器人完成各种保姆工作,也就是个人机器人时代来临。这意味着我们每个家庭都有机器人帮忙做事,而且成本是可以掌控的。目前中国大约有4.3亿个家庭,如果每个家庭买一台机器人,或者甚至有的家庭配备几台机器人,将会对中国民众社会生活方式带来彻底的改变。

  应当看到,从第一次工业革命的不参与、第二次工业革命的落后到第三次工业革命的紧跟,是中国技术进步的运行轨迹。如果大力发展仿人智能机器人,中国在第四次工业革命中有望实现弯道超车的夙愿。

记者:当前我国云端仿人智能机器人产业发展情况怎样?如何推进弯道超车?

黄晓庆:根据观察,目前我国在仿人智能机器人研发上有一定参与,但力量远远不够,暴露的问题也较为明显。一方面,是国家重视力度不够。2014年以来国家陆续出台了多项利好政策扶持机器人产业发展,但多集中在工业机器人部分,目前尚未有针对云端仿人智能机器人的相关政策面世,整体产业部署也较为薄弱,亟待搭建良好的外部发展环境;另一方面,是科研力量薄弱。具体来看,百度和科大讯飞通过构建在云端的机器学习技术开始介入人工智能研究,北京理工大学黄强教授所在的实验室在仿人机器人方面已推出了4代产品。但除此以外,目前还没有看到更多企业或研究机构冒出来,和国外相比差距明显。

  这些差距若能及时填补,其实也是弯道超车的绝好机会。综合来看,从找到“弯道”到“超车”,国家层面推动是必不可少的关键一环。我认为可从三个方面着手:一要鼓励机制体制创新。如何营造一个良好的知识产权环境鼓励发明创新、建立更加完善的科研体制优化投入产出比例,对于云端仿人智能机器人产业发展意义重大;二要出台扶持政策。即要作出积极产业部署,借鉴美国DARPA经验采用“军民两用”的研究战略,吸引全球顶尖研究机构、企业和专家来华,也要鼓励使用本土新应用,加速产业规模提量,推动行业发展;三是培养综合性人才。作为多领域交叉的新兴产业,机器人产业涉及到各方面知识的综合运用,故建议国家要在高校开展机器人相关的跨学科、跨领域的综合性研究和学习课程。

  此外,还要充分发挥产业联盟的作用。云端仿人智能机器人主要面向家庭和个人,研发过程中需解决的问题比以往更复杂,因此相关企业要转换思路,从“单枪匹马”走向“协同作战”,建立机器人产业联盟,探索一条标准化路线。这个过程中,做机器人本体构造的企业跟做信息技术的企业将实现无缝衔接,促进产业发展的良性循环。在此基础上,中科院、中国移动、百度等有影响力的本土企业作为牵头人,推动联盟的形成和正常运作。要补充的是,目前美国、欧洲都基本具备成立联盟的条件,我国要加快产业发展速度,切不可错失了先机。

记者:结合实际,谈谈您对未来云端仿人智能机器人发展的展望。

黄晓庆:按照现有发展速度,我认为未来5—10年云端仿人智能机器人产业会诞生一批革命性产品。其中,最先进入市场商用的可能是自动驾驶汽车、家庭清洁机器人、巡逻型机器人这三个类别。原因在于:它们属于垂直功能型,技术要求相对较低,形成产品较为容易。此外,中国家庭数量庞大,能在短时间内形成市场规模;应用最广泛的领域应该是家庭服务型机器人,俗称为“保姆型机器人”。但受制于这类机器人对于驱动、智能水平要求非常高,可能要耗费10年甚至更长时间投入商用。

  另外,未来关于仿人智能机器人的投资将会全面介入。与国外相比,中国人的投资习惯是晚投、惯投,对于新兴产业的投资普遍持有谨慎、观望想法。但着眼于云端仿人智能机器人的发展前景,我认为所有风险投资机构、大企业必须要介入,特别是类似于机器人的感知系统、云端基于人工智能的认知系统、新型的驱动系统、新型材料、传感器在内的核心部分投资,将有望得到巨大回报。需要注意的是,有投资意向的企业要建立国际化的人才库,并积极和全球顶级的高校合作,并对产品进行深入的市场研究,在此基础上的前瞻性投资才更能把握方向。(中国移动研究院余智欣老师对此文亦有贡献)

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