给机器人一颗“智慧大脑”

创客

随着智能化水平的不断提高，机器人正在不断向人类接近，能通过各种“感官”甚至“思维”来应对这个世界。然而，就像人类的自主行为需要依托高度智慧的大脑一样，机器人的智能化、类人化同样需要一颗“智慧大脑”。

在中科院自动化所，为机器人配备“智慧大脑”的研究工作已开展多年。让机器人像人类一样思考，一直是科幻文学作品的热门题材。而中科院自动化所的科研人员，正努力把这个想象中的图景变为现实。

挑战“类人智能”

多年来，面向智能制造，面向新兴产业，中科院自动化所在智能机器人与智能装备的研发及产业化方面取得长足的发展。目前，该所正继续深化类人脑工程规划，探索智能机器人的高度智能化、类人化，力争促进我国机器人产业取得跨越发展。

在类人脑工程总体部脑神经计算实验室，记者看到一个机器人正进行数列识别与推理。在写有1、4、7，2、5、？，3、6、9的矩阵中，机器人经一番“思考”，准确判断出“？”处应有的数字为8。

中科院自动化所类人脑工程总体部副研究员曾毅向《中国科学报》记者介绍说，与传统人工智能系统不同的是，这个机器人拥有的大脑是一个多脑区协同的“类人大脑”，采用的推理模式在处理机制上也更接近人脑。

“智能是机器人研发的战略制高点。”曾毅表示，简单地说，人工智能就是让机器人会看、会听、会说、能学、能想、能动。如何将这些多通道信息处理的能力交互式协同起来，对机器人研究来说仍是一个尚未解决的科学难题。

为此，曾毅和同事构想能否开发一种大脑模拟器，以此启发未来人工智能机器人的发展。如今，他们已建立小猫部分视皮层的方向选择神经网络模拟系统、小鼠的记忆模拟系统，其中包括对不同脑区、不同类型神经元形态和工作模式的建模与模拟。未来，他们还将逐步构建与人类大脑相似的机器大脑。

“机器人未来的发展在很大程度上取决于我们在多尺度上认识人类大脑、模拟人类大脑。”曾毅表示，“如果我们想引领人工智能的发展，在国际上占据学术和产业制高点，就应发展类人脑智能技术，为应对机器人革命奠定坚实基础。”

引领新兴产业

手术导航机器人、智能医疗机器人、仿真机器鱼、乒乓球机器人、助老机器人……日前，《中国科学报》记者在中科院自动化所见识了该所研发的“机器人十三钗”。

在刚刚启动实施的中科院“率先行动”计划中，中科院自动化所将围绕国家重大需求开展智能机器人研发。据中科院自动化所重大项目处处长郝银星介绍，自动化所研发的智能机器人已应用在工业、健康和服务等新兴产业中，正发挥着引领作用。

例如，该所近年来成功研发出“大型装备机器人自动喷涂系统”。这是一种可在很短时间内完成大型装备上喷涂给定图案的机器人系统，是机器人自动编程技术的一种成功应用，也是国内第一套同类系统。

在多款焊接机器人系统的研制中，研究人员则获得无标定视觉控制、宏/微运动控制、焊缝状态实时视觉检测、初始点的自动定位、焊缝实时纠偏等关键技术的突破。目前，薄板自动焊接机器人已在集装箱制造行业销售30余套。

同时，由自动化所成功研制的国内首台乳腺癌早期临床检测设备——光学分子影像手术导航机器人，在中国人民解放军总医院等国内多家医院开展临床应用，并已成功诊治百余例乳腺癌患者，实现了光学分子影像技术在临床应用中的重大突破。

助老智能机器人则是自动化所在服务领域开展智能机器人研究的成果之一。该类机器人不仅能依赖视觉、超声、陀螺仪等多种传感器自主运动、回避障碍，还能解决室内定位问题，了解自己在哪里、去哪里，完成路径规划任务。

占领下一代技术高点

中科院自动化所成立于1956年10月，是我国最早成立的国立自动化研究机构。建所初期，自动化所开拓了我国的控制科学，为“两弹一星”作出了历史性贡献。上世纪70年代以来，自动化所又开创了我国模式识别智能信息处理的新领域。

依托复杂系统管理与控制国家重点实验室和模式识别国家重点实验室，中科院自动化所在泛在和精密感知的海量信息智能处理与复杂系统智能控制等领域深入开展基础理论研究。该所科技处处长杨鑫介绍说，多年来科研人员重点突破了精密测量与协同感知、复杂系统精密建模与控制等方面的新理论、新方法，全面提升了在极端条件和苛刻性能约束下的精密感知与有效控制能力。

中科院自动化所所长王东琳在接受采访时表示：“在‘率先行动’计划的实施过程中，研究所将深化体制机制改革，大力推进技术与经济的结合，有效支撑创新驱动发展战略，力争早日实现我国智能机器人领域的跨越发展，占领下一代自动化技术的制高点。”