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汉堡大学张建伟:提升机器人性能要靠跨模态学习技术 | GBAS 2018

12月6日,德国汉堡大学教授、多模态技术研究所所长张建伟在GBAS 2018大会上发表了主题为《提升机器人性能的跨模态学习技术》的演讲。

他在演讲中提到,目前人工智能与人类还有很大的差距,未来人工智能与机器人的发展还会面临许多挑战。技术人员不应只关注人工智能和大数据技术,还要多关注可穿戴设备、5G通讯、生物技术、新材料新能源等新兴技术,只有把各种技术融合起来,才能创造新的可能,实现良性的产业发展。



以下是由墨客星球整理的演讲原文:

大家好,今天我们有来自于美国、德国、日本的其他的嘉宾,他们给我们做了非常精彩的演讲。但是不好意思,可能我会给大家作中文的演讲,你们可以用到同声传译的耳机听,我会用中文介绍一下我们在跨模态的研究和理论实践,还有基础的背景。

前面几位报告人都讲过了,现在的人工智能可以给我们带来什么样的新的赋能的技术?

早上罗教授讲了,从分析未来人类美好生活的需求要什么,未来少人化的工厂,个性化老人的护理,老龄化社会的问题等等,这些都是我们下一代做人工智能和机器人要努力的目标。

从技术的整个可能性来讲,我们不能只关注人工智能和大数据,我们更多的还要关注可穿戴设备、5G通讯、生物技术、新材料新能源。上午听完了王教授(王中林,关于纳米发电机)的报告,我马上和他联系,因为我们现在做的行走机器人以后可以用他的纳米发电机,或许能创造新的可能。

比如说现在3D打印,我们在汉堡正在进行把3D打印的电路跟传感打到3D结构里的实验,使得打印出来的物体能具有智能和感知。这就是现在我们在未来机器人领域里面的新的动能,把各种各样新的技术融合起来,做更好的操作。

今天听了很多人工智能的内容,人工智能包括了机器人的学习。但机器学习只是近10个代码的之一,这10个里面又包含好几种方法,现在大家最熟悉的就是其中的自下至上的递进学习,这是得到了非常广泛的应用,并取得了一些很好的结果。但是这种弱人工智能也有很多问题,包括不透明,不可迁移等等。所以下一步做机器学习,就是要融合其他的强人工智能的学习方法,融入自上而下的知识,全局化的优化,让进化算法实现可泛化的学习。

现在人工智能变得非常热,从政府到投资人到用户到老百姓都非常关心人工智能,比如央视的一个节目,叫做《机智过人》。我想讲一讲,现在的深度学习能做什么和不能做什么。

我们用最强的人工智能和最强的人类,通过孩子的图像识别父母,在清晰的图像下,我们可以让机器人和最强的人类都能成功识别。但是在模糊的情况下,机器就会完全失灵,但最强的人类用知识和外推画出的肖像就能成功锁钉父母。这说明,现在的机器学习跟真正的人类差很多。又比如在《机智过人》第三期,曾经做过定点投球比赛。第一场人类女孩输给了机器人,但是第二场比赛请了林书豪出场,又战胜了机器人。

所以就像前面几位教授都提到的,我们现在的智能机器人和人类的智能系统还差很多。

现在的问题是,如何把认知系统里面机器人还比较缺少的性能,做成算法和控制结构,从而使机器人更聪明。比如说注意力、知识指导搜索等等。如果把这些信息进行有效的表达,表达成符号、概念、知识,指导机器人进行更高的规划,我们又该如何用这些认知方法改善现在的深度学习的一些弱点。

现在的深度学习非常容易被欺骗,用一些简单的噪声就能够让它识别的结果是另外的结果。所以这种现在的人工智能系统,不犯小错,一犯就是大错,这跟人的思维方法正好相反。

现在我正在协调一个中德之间有史以来最大人工智能基础研究项目,由国家自然科学基金和德国的科学基金会联合资助,一方面通过我们和神经科学和心理学的合作,来研究人的模态的融合、传感、学习是如何实现的;另外一方面我们把它做成未来的算法,来做最好的2.0的机器人。

我们可以看到人类在融合方面是个很好的榜样,现在我们就是通过这种研究,用大脑的观察,包括脑成像、脑接口、脑刺激、行为实验等等,最后做成一个集成系统,用机器人测试多模态融合肌理做出更强的机器人。

人的认知通道包括视觉、触觉、听觉,我们把多模态的信号分析放在里面处理的话,在正常的情况下,它们会在比较高的层次上进行融合。但是如果有一个通道受阻,就会造成错判。如果我们在单通道出现问题或者不完全的情况下实现融合,这将会是个对机器人非常有用的技术。

这个项目已经进入第三年,取得了基础性的结果。我们通过观察老鼠的神经细胞在学习前和学习后的差别,最后抽象出一种新型的神经网络,里面带有局部的记忆。我们现在也正在总结泛化,希望更好的应用到机器人领域。另外,机器人协同,预测、泛化现在也是我们研究的重要的题目。

在我和孙富春教授合作的项目里,我们通过语言和交互的学习,让机器人不只是听懂一些话,而且还能看着听和说的图像,就学会语言、概念。我们也把这些东西用到了灵巧操作的过程,让未来的机器人能具有更好的灵巧操作能力。除了触觉和视觉之外,让它们在灵巧操作和力控操作方面,通过不断的交互学到新本事。

如何把自上而下的知识融入进去,通过经验的学习,使得机器人能力变得越来越强,这就是我们的项目。通过不断的人机交互,使得人机交互时间长度变得越来越短,同时使得机器人对世界的理解越来越精确。

我觉得未来人工智能的发展,还有下一代机器人,都还有很多很多挑战要应付,还有非常艰难的过程,我们还有近50年-100年的路要走。要真正做出在知识和能力方面能够超越我们人类的机器人,我想还任重道远。但正是在这个逐渐认清我们自我认知能力的过程中,我们才能不断把一些可以产业化的东西做成产品,提高我们生活质量。谢谢大家。



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