人工智能与机器人前沿热点方向
发布日期：2017-07-18 17:20浏览次数：62904
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
11月27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、新兴传感器与物联网、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11月7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SMA与IPMC，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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