智能机器人专家解读“人机大战”

  3月15日，随着谷歌围棋人工智能“阿法狗（AlphaGo）”与韩国棋手李世石最后一轮较量的结束，这场引起全世界广泛关注的“人机大战”总比分定格在1:4。“人工智能”战胜“人类智慧”。有人沉重地评论：“机器人赢了还好，最怕的是机器人故意输了。”也有人乐观地表示：“人能创造机器人，但是机器人永远都创造不了人。就凭这一点，机器人就没有任何办法取代人类。”

  人工智能究竟有多牛？当下和未来发展到底会引起怎样的时代变迁？人工智能是否会取代人类，成为新的物种吗？本期，我们邀请东南大学仪器科学与工程学院院长、著名的机器人传感与控制技术研究所所长宋爱国教授，对“人机大战”做一场深度解读。

  其实，早在20年前，IBM（国际商业机器公司）的“深蓝”就战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，但为什么这次“人机大战”会引起如此广泛的关注？

  围棋相比国际象棋更为复杂，它是一个19×19=361的高维解空间，下棋其实是一个博弈环境下求最优解的过程，计算量异常庞大，即使穷尽整个宇宙的物质也不能存下围棋的所有可能性，寻找最优解的难度无异于大海捞针。

  “‘阿法狗’完胜李世石，体现了深度学习神经网络技术和人工智能的巨大潜力。”宋爱国介绍说，传统的人工神经网络只有两到三层的结构，而在2012年，深度学习神经网络算法取得了重大突破，它模仿人大脑学习的并联机制，通过一层一层的特征提取，从大量样本中抽取事物的本质规律，从而使得机器人具有举一反三的学习能力和决策能力。

  人工智能和我们有多大关系？“其实我们的生活已步入了‘人工智能’时代。”宋爱国教授举例说，简单的人工智能如高级的冰箱，除了自动调节温度以外，还可通过多种传感器信息实现自我判断的能力、自我故障识别的能力。甚至是身份识别、人脸识别等都是人工智能。

  当然，这场“人机大战”的主角之一——“阿法狗”机器人是更高级的AI应用。在比赛中，当李世石出棋后，机器人能通过你自己所学习过的棋局，通过深度计算神经网络提取本质特征，理解棋局，快速找到最优解。“即便李世石的招数它从来没见过，机器人也会通过一系列分析推理，给出自己的答案。甚至这一步走完，接着下面至少十多步对方大概怎么应对，我怎么走，我的优劣程度是怎样，它都可以计算出来。”

  “尽管机器人在围棋赛上赢了人，但是机器人的智力与人的智力相比还是有很大差距的。”宋爱国教授认为，谷歌的人工智能虽然在围棋博弈这方面智力水平达到了职业九段选手，但是人的感知、学习、理解、认知等综合能力是当前机器人无法达到的。

  “阿法狗”虽然赢得了比赛，但是在宋爱国教授看来，它的综合评判不如5岁孩子。“从第一场比赛就能够准确的看出端倪。在布局阶段，“阿法狗”处于下风，说明其对围棋的理解能力远不如人类，但是机器人的计算能力很强，所以最终取胜并不意外。布局体现两方面的智能，一个通过经验获得知识，另一个是对整体环境的理解。从这个方面来看，机器人在面对未知环境的变化，未知的任务，它的决策能力还是非常弱的。

  从专业角度分析，人类比机器人强的地方在于学习与理解能力。人能够最终靠经验来学习新事物，并具备触类旁通的能力。人是通过数以亿计的神经元互相连结构成大脑，大脑是一个并联机制，所以人善于学习，通过所经历的事情或经验，能发现事物的特征，发现本质规律，从而全面理解周围环境。

  “比方说，我看到一张桌子，上面有一本书，我可以推断这是个图书馆或者是个教室。但是机器人这方面的能力就很弱，传统的机器人虽然能准确识别一本书、一张桌子，但是不能知道这是在图书馆，还是在教室。”

  “尽管在下围棋方面，它已经是个职业高手，但是在别的方面，它的能力很差。”宋爱国教授介绍说，机器人只是根据人类给它的编程，熟悉了围棋这个环境，这只是单个任务。而人类生活的日常环境却是多任务的，要面对各种各样的情况。人工智能的优势就在于能用复杂的计算处理简单的任务。但自我学习、举一反三的能力还不如5岁孩子。

  宋教授说，机器人并不是用来代替人类，而是来帮助人类的，机器人能够延伸人的能力，“阿法狗”的神勇，在于他脑内庞大的数据库，虽然他棋艺不如李世石，但是目标明确的去完成“胜利”任务，却是有着非常明显优势的。因此现在强调人机交互，即人和机器人协同完成任务。

  机器人是人造的，需要人去维护，而机器人有很多能力是人所不及的，如一些危险环境，人不能去而机器人能去；而机器人在很多未知和复杂的危险环境如地震环境，没办法做出正确的决策，这时就需要有丰富经验与知识的人类与它合作，共同达成目标，因此人与机器人是合作的关系。

  “阿法狗”的胜利是人类探索、研究“人工智能”的历史性飞越，但并不意味着“人工智能”的智力已经超越人类。现在的超级计算机，每秒的操作已达到10的15次方，看起来超级快，但是在宋爱国看来，它们都不代表智能和最强的脑力。

  宋爱国说，人类大脑的记忆能力和计算能力的确比不上机器，但是人脑的智慧其实是对于信息的分析和决策能力，这是世界上任何最强大的电脑都不能够比拟的。“除非是将人脑神经植入的‘生化机器人’，我们一般意义上认为的机器人，它们的脑力在未来几十年内应该都没有很好的方法赶超我们人类的大脑。”

  虽然机器不会取代人，但是未来它们却能够在一定程度上帮助人类做许多事情。在东南大学的机器人世界中，除了一般的机器人，还有像棉花糖一样的医疗机器人“大白”这样的高情商机器人。预计5年左右，像大白这样能做护理、能和人击掌拥抱、语言安慰的暖心“健康顾问”就能造出来。宋教授提醒，未来，“人工智能”将广泛的在生活中应用，但不用担心人工智能奴役人类。人类真正应该担心的是在机器的供养下，人类本身会不会退化。

  新中国第一个机器人就是从东南大学（当时的南京工学院）走出来的。而主持研究这台机器人的，便是女教授查礼冠老师。令人惋惜的是，查礼冠老师在筹建南京工学院机器人实验室的公务途中，不幸因车祸去世。但是她和她主持建造的这台机器人，却永远被后辈铭记。

  上世纪60年代，南京工学院（东南大学前身）几个学生为了迎接“南京无线电技术展览会”，希望做一个无线电操纵的机器人。这一想法很快得到了查礼冠老师和学校的支持。

  当时，日本和苏联的机器人在整个世界都很领先。学生们从杂志上找到了苏联和日本的机器人照片，可是这两张图片只有机器人外形，没有内部装置图，更没有介绍一点构造原理。为了让机器人能模拟出人的腿部动作，学生们跑遍了南京市的百货公司，物色各种能做跳、跑、点头、摇头等动作的小玩具，从这些小玩具中寻找灵感。另外还跑到假肢工厂，向老工人请教假肢的制造问题，这对机器人模拟人的上肢动作也有很大启发。

  在短短6天时间，以查礼冠为首的师生30人就完成了250张设计图，讨论修改无数遍，才将机器人设计好。经过设计，这个机器人的高度超过2米，能做28个自由度动作，用洋铁皮做“衣服”。刚开始，机器人连站都站不稳，走路直摇晃，后来，经过广大师生的集思广益，在机器人的足踝关节安装了四个弹簧，解决了这一难题。就这样，在克服了重重困难之后，新中国第一台机器人终于诞生了！