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陈小平:欲与世界一流试比高

 作为国内智能机器人研发应用领域的领头羊,陈小平拥有多重身份:他是中国科技大学机器人中心和人工智能中心主任,还担任着RoboCup中国委员会主席。去年出现在安徽某商场的云交互导购智能机器人“可佳”就出自他的团队。2011年,“可佳”在第15届RoboCup机器人世界杯比赛中荣获了亚军,2014年,“可佳”一举问鼎冠军。

 

        从“一穷二白”搞研究到头戴桂冠接受世界同行的祝贺,陈小平用了20年。

 

 

两个重要的决定

 

20多年前,陈小平的专业与机器人几乎没有关联。

 

“我一开始的专业是计算理论和计算模型。”陈小平告诉《中国科学报》记者。上世纪90年代初,国内进行机器人研究的科研人员屈指可数,而计算理论研究,在那个年代属于“热门”。“一段时间之后,我觉得计算模型距离现实应用距离太大,所以决定转行,进入人工智能领域。”陈小平说。

 

其时,网络在美国刚刚普及,国内人尚不知互联网为何物,搜索引擎更是闻所未闻,所有关于人工智能机器人的资料只能依靠在极少数几家图书馆查阅、复印。“当时我们积累大量复印的资料,但是毕竟印刷品需要时间,我们拿到的资料也不是最新的内容。”陈小平对于那段时间依然记忆犹新。

 

国内的机器人研究摸不着头脑时,国外的相关研究却早在上世纪50年代就开始了。“因为我们没有机器人的硬件,所以提出的理论、算法、程序很难验证,只能‘摸黑’前进。”

 

1999年,陈小平作为第一作者和通讯作者的论文A logic of intention成为我国大陆在IJCAI(国际人工智能联合会议)1999上的唯一论文。在该会议上作报告的陈小平本来带着一丝沾沾自喜,但是通过和世界同行的交流,他意识到,这篇论文并非一个高峰,而是另一个研究阶段的起点。“对比国际上的开创性工作,经得起后世检验的都是牢牢把握原始应用需求的,而不是单纯的理论研究。但如何才能把握应用需求,对当时国内的研究者来说,具有极大挑战性。”陈小平说。他决定,要自己开始做机器人,让理论“落地”。

 

一旦有了想法,陈小平带领团队就开始实施。但那时他们对机器人的认识只停留在“只有直观的概念”,从哪里着手还是个问题。“当时,为了避免完全‘白手起家’,我们首先选择了仿真机器人足球,这样就不至于完全白手起家。这个课题涉及多智能体合作与对抗,也涉及抽象化的机器人运动控制和环境感知。我们一边深化多智能体研究,一边学习、摸索机器人运动控制和环境感知。”

 

然而,即便是一个需要完成踢球动作的机器人,也是个基础的雏形,它没有四肢,甚至发出“跑”的指令时,它做出的动作也只是平移而已。而那时,日本索尼公司已经做出了当时世界最高水平的四足机器人,俗称“机器狗”。“四足机器人在机器人控制方面比仿真机器人复杂得多,它的每一个四肢都拥有3个关节,脖子上还有两个关节。”陈小平说。

 

索尼公司采取较为开放的合作和推广策略,以四足机器人做奖励,招募全世界的智能机器人学科带头人参与竞赛,以展开国际性合作研究,最终陈小平脱颖而出。这场胜利,让他们以极低的价格购入了四个“四足机器人”。

 

8年磨剑斩世界桂冠

 

四足机器人让陈小平的团队能够真正接触到实体机器人。2000年,他带领团队参加了RoboCup机器人世界杯赛,成为我国第一支通过预选的队伍,并一举进入前十名。然而直到2004年,虽然成绩有所提高,却在所有参赛项目上始终没有进入4强。“当时,我们几乎所有成员都想放弃,产生了全面危机。”陈小平回忆说。

 

经过冷静的分析,陈小平发现当时来自发达国家的参赛选手一般都由一流机构和团队组成,而来自发展中国家的大部分是学生团队,不能形成真正的实力。“后来,我们发现我们当时的主要问题不在于关键技术的创新,而在于技术集成存在‘短板’,而欧美强队在关键技术和系统集成两方面都很强。因此,我对团队构成和工作模式进行了全面调整。”陈小平告诉记者。

 

经过调整,2005年在大阪机器人世界杯,陈小平的团队获得了仿真机器人赛第二名,在次年德国不莱梅举行的比赛中更是斩获冠军,接着于2007年在美国亚特兰大又获得两项冠军、一项亚军,总成绩世界第一。“经过8年努力,我们终于站到全球最高领奖台上!”

 

研产结合要继续

 

这个冠军对于陈小平来说,依然不是终点,而是起点。

 

“我们再次面临重大抉择,这也是一种危机。经过一年多思考和内部反复讨论,2008年我们决定开展智能服务机器人研究,以便继承和发扬我们在人工智能和自主机器人两方面的优势,同时开展服务机器人硬件平台的自主研发。”陈小平说。

 

又经过6年的持续努力,陈小平团队自主研发的“可佳”机器人获得了服务机器人比赛的世界冠军,不仅成功打破了美、德、日对本领域的长期垄断,更为开展服务机器人的应用奠定了坚实基础。

 

2014年,秀美的“可佳”机器人,走进安徽某大型商场,开始了自己的导购生涯。这是陈小平尝试机器人研发与市场结合的第一步。“虽然欧美对于机器人的研究领先于我们,但是我认为国内对于机器人的需求更大,而我国则会因为这种巨大的需求量成为机器人大国。”陈小平表示。

 

“过去15年,我们致力于打通人工智能和机器人两个领域,目前我们的最大愿望是打通智能机器人科研与产业应用,让自己的研究成果服务于国家,服务于社会大众。”陈小平说,“同时,从服务机器人的大规模应用中凝练新的科学技术问题,让智能机器人科研获得根本性升级。我们认为,只有从理论到实践和从实践到理论两个方向都走通了,才算打通了科研与应用,才能够使我国智能机器人事业像发达国家那样,形成具有自我提升能力的良性循环。”

(来源:中国科学报

 

 

语音及语言信息处理国家工程实验室 

人机语音交互自主机器人研究方向  

主要开展以多智能体系统的理论基础和关键技术为主要方向的研究工作。研究室现有教授1人,副教授1人,副研究员2人。其中陈小平教授主要从事人工智能和自主机器人等方向研究工作。

研究室多年来在多智能体系统的BDI建模和机器人足球等方面取得一系列重要进展,初步形成了“慎思式适应”的主攻方向和技术路线。研究室拥有先进的试验设备,包括国际一流水准的多机器人系统研究—试验平台。

研究室于1998年底创建了中国科学技术大学机器人团队,在智能机器人和多机器人系统基础理论与关键技术、服务机器人软、硬件平台及样机研制、智能机器人领域瓶颈问题创新研究中进行了长期持续性探索,取得了系列化成果。实现了可佳服务机器人全部硬、软件系统的自主研发,并展开个性化导览机器人先导性示范。