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会推理和思考的机器人

康奈尔大学教PR2机器人用「推理」技巧泡一杯拿铁
  电影中经常出现能独立思考并且和人沟通交流的机器人,但是现实中的机器人,仍然是程序控制,只能作出编程之内的指令。近期,经过奈尔大学研究团队的努力,他们成功教会家务机器人 PR2 推理的功能,这相当于给机器人安装了脑子,即使 PR2没有见过某一物体,他也可以通过直觉推理技巧完成任务。不可想象,以后的机器人真的可以独立思考,并能以真实人的个体出现,我们和机器人之间的差别将会越来越小。
  这项由康奈尔大学资讯科学系 Ashutosh Saxena 教授所主持的研究计划,其原理在于:在一般家庭生活环境里,充满了各式各样的家电丶器具与设施,它们上面则配有各种开关丶按钮丶手把丶龙头丶帮浦丶阀门等零件;当人类接触一座从未见过的陌生机器,虽然不一定懂得它的功能为何,但只要看见这些相似的按钮或手把,藉由回溯丶参考过去操作类似零件与开关的记忆丶经验,我们便能推论出具有共通性丶普世性的使用法则,尝试操作不熟悉的设施。
  比方说,当我们第一次去朋友家玩,即使没人刻意教导,我们仍能推知浴室里的红色龙头应该是热水,蓝色龙头是冷水,只要我们将龙头往左丶往右转或往上丶往下搬,就能够顺利洗到手。
  PR2 机器人的学习过程,也是同样的道理。在“泡一杯拿铁咖啡”这项任务里,PR2 机器人首先“阅读”一份以自然语言(natural language,即各文化自然形成丶一般人平时藉以口语或书面沟通的语言)写成的使用说明书,了解使用眼前这台陌生咖啡机的每一项步骤;接着,它需要辨认出咖啡机上的各个部位,判断它们各是属于哪一种零件(这是加水的按钮,还是电源开关?),再搜寻资料库里是否有类似的数据。比方说,虽然 PR2 不会操作咖啡机上的加水手把,但它的资料库里却有操作厕所马桶冲水阀门的数据与路径,在确认这两种零件的相似处之后,它就能“依样画葫芦”为拿铁咖啡加热水。
  换句话说,这项教学方案就是将操作日常器具的任务化整为零,从一台台原本机器人必须分别学会使用的设备,化约成少数几个操作类似开关的简单步骤,这样一来,只要输入足够数量的范本与动作控制路径(manipulation trajectories),PR2 机器人就能将不熟悉的咖啡机运用得得心应手。
  Robobarista 研究计划另一项特殊之处,在于使用了群众外包(crowd-sourcing)的方式收集所有用来教导 PR2 机器人的动作控制路径。负责这项计划的研究团队徵求到 70 多位一般网友,集众人之力协助录制丶上传“操作各种家用电器丶设施”的影片,再将其化为 3D 点图(point-cloud)片段资料,输入 PR2 的资料库中。研究团队目前已经收集到 1,225 份动作控制路径资料,但仍欢迎更多有兴趣的网友加入“PR2 家务机器人教学”的志愿者行列。
  那么,在成功泡出一杯拿铁咖啡后,PR2 机器人的下一步将是什么?据研究团队表示,一是提升 PR2 实际执行每个步骤的速度;第二则是将这项研究的成果并入康奈尔大学的 Robo Brain Project (机器大脑计划),致力让机器人未来能够以更独立自主的方式学习丶采取行动。例如,未来我们也许根本不用再提供 PR2 任何陌生环境丶陌生机器的使用说明书,它就能“自行”上网搜寻泡拿铁咖啡的方法,“自行”运用它的自然语言处理器解读网上的指示,再“自行”弄懂接下来该怎么做——而这样冰雪聪明的 PR2,就离我们“全自动机器人管家”的梦想,只有一步之遥了。

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