李培根院士：我们即将进入机器人4.0时代

来源：汽车俱乐部Plus、国家智能制造专家委员会

转自：工业互联说

2022 世界机器 人大会领航峰会于8月19日召开，中国工程院院士、华中科技大学教授李培根院士发表“智能—机器—人”的分享。

李培根：各位嘉宾、女士们、先生们：

下午好！

我从两方面说，一是机器人智能和平台，这个不用解释。第二是机器—人智能增强，大家看机器和人之间有一个横杠，主要讲机器和人之间相互智能增强。

第一个话题，现在讲机器人4.0

机器人1.0、2.0我们已经经历了，现在处于机器人3.0的情况，包括现在讲人机协作等等。我们即将进入机器人4.0，机器人4.0包括自主学习、场景自适应、知识图谱应用等等。

机器人4.0是需要数字孪生的，机器人数字孪生可以与物理实体机器人在数字虚拟空间和物理实体空间实现双向映射、动态交互和实时连接。它要体现闭环性，感知、认知、决策、执行的闭环控制。共生体现在机器人设计开发阶段，也体现在机器人运行阶段，就是数字孪生结合机器人实体相互影响。

场景数字孪生需要多模态感知融合、自适应交互，在开放环境自主移动机器人要避障、交互、操作需要很多传感器，大部分数据在时间同步前提下进行传感，需要调用不同复杂度算法模块，包括硬件系统、边缘计算都会用上。

机器人4.0会用到知识图谱的技术，我们知道知识图谱也是人工智能里重要的技术，机器人知识图谱应用和一般百科知识类知识图谱有些不一样。简单地讲，时空之间的关系要和时间联系在一起，以前它不需要和时间紧密联系起来，机器人应用不一样，需要记录环境里不同时间人和物发生事件等等相关讯息，这一点和以前不一样，这个我们需要注意。

现在开始谈论云化机器人也有叫云端机器人，云端机器人简单讲是大脑在云端，好处是什么呢？信息和机器供给，云端大脑可以控制很多机器人，可以汇集来自所有连接机器人视觉、语音各种信息。再就是平衡计算复杂，因为大脑在云端可以降低机器人本体硬件需求，否则计算都在机器人本体对硬件要求更高。再就是系统合作，我们可以设想在大工地上，把未来智能工程机械看成机器人，不同类型工程机械大家一起协同合作，这是云端大脑才能够更有效统一调度控制等。它的好处是独立于本体持续升级，你可以说智能发展、软件升级，机器人借助云端大脑可以独立于本体持续升级。

云端机器人需要一个操作系统，Google手机、Android和苹果都有操作系统，以后云端机器人也需要操作系统，现在海宝机器人公司搞海睿OX是云端机器人操作系统，这个平台部署了人工增强和智能机器学习算法等等。

这个平台强调开元开放，供开发者在门户共享资源，包括物理世界场景、数据模型、机器人孪生模型、人工智能算法、机器人技能等等。有了开发者生态，对于云端机器人商业发展是非常有好处的。

还有支持人机交互平台，前年底斯坦福李飞飞组推出全新模拟环境叫iGibson，可以为大型交互场景交付任务开发机器人解决方案，实现机器人可交互性操作。可以提供超过12000额外交互场景，总而言之为机器人特定应用提供好的基础平台。

英特尔中国研究院提出面向机器人4.0的HERO系统平台，右边这个图里包括机器人3.0、机器人4.0，用户有特定应用都可以利用这个平台，机器人4.0部分更多支持自适应场景和持续学习。包括知识图谱，可以针对特定应用领域扩展该领域通用知识图谱。

第二个话题，机器和人相互之间智能增强

从上世纪60年代开始，人们想着生物和技术交织在一起的生命体，有人把它称为赛博格，有学者讲人能够把所有技术都用于知识和拓展的构造体。我们现在有两种类型躯体可以选择，一种是真实的躯体，是通过体内液体流动与真实世界相联，再是虚拟躯体，通过电子流动与世界相联。

我们通常讲“AI”，还有一种是“IA”就是智能增强，IA强调借助机器加强或者拓展人类智能，而不是完全取代人类的能力。这一点非常重要是人和机器和谐共处，智能增加人类有效掌控机器，让机器为人类服务而不是相反。机器干机器该干的活，人干人该干的事。

这里一个例子是机器人在做装配工作，工人和机器交互，大家看右边工人操作手柄，机器人动作感知有视觉、触觉等等，通过手柄可以实时反馈，操作者根据反馈实现装配过程精准控制。根据机器人智能程度增加，机器和人能力相互增强，人不断操作实践中机器人可以进一步学习，所以机器人变的越来越聪明，机器人帮助工人更好地装配机器等等，所以机器和人相互增强能力。

在这个机器人公司，他们搞操作平台，是一个云端机器人人机结合的系统，这里有一个机器人训练师平台。可以实现机器人人工增强训练和智能增长，人不断提高机器人智能，可以感知增强，机器人某些特定感知能力甚至超过人的能力。但是话讲回来，有不可能全面超过人感知能力，人有相近知识和常识能够快速识别一些东西，可以弥补机器人能力不足。有认知增强，以机器人为载体，获得融合感知数据基础上，人可以辅助AI进行认知增强，包括行为增强。

把能力牵引物理机器，可以通过强化学习进行训练，不断地提高机器人的智能。我们仔细想一想，人类某一个特定环境中与外界交互的方式，这是人类学习各种技能的方法，机器人也是如此，他在某一种环节里通过交互，也是自身能力的提升。

我们在设计智能机器人的时候一个很重要考虑是怎么通过数字孪生智能体虚实结合，能够把能力牵引到物理机器人上。

在智能时代，工人、技师等等并非是无所作为，因为人的介入，我们怎么使智能系统智能增强，因为机器智能怎么使人的能力增强，这是我们需要考虑的。

我觉得一个很重要的，随着智能机器人技术的发展，他可以延伸人的存在，这是物理机器人和特定人的融合。机器人融合某个人的意识，机器人感知也可以成为某个人的感知。在工业环境中间，某些场合下这种应用也是非常需要的，我们可以设想类似于福岛核电站当年事故，在那种场合下假如融合人意识的机器人在那里工作的话。

生活中间机器人作为替身也是非常有意义的，老年人、残障人士我想外出旅行，假如说机器人的替身像我出去旅行一样，这意味着人存在的延伸。

这几年大家注意到元宇宙的概念，以后机器人元宇宙也是需要关注的。元宇宙相当于是实体互联网，就是人不仅可以在其中看内容，还能够置身其中，元宇宙也可以包含机器人。从工业应用来讲，未来制造物理空间、设计者构思空间，这些都可以映射到数字与物理交织、虚拟与现实融合的“一虚一实”制造元宇宙中，目的是通过制造元宇宙，未来能够使物理的制造活动更有序、更优化。

有一个问题是对于智能机器人研究者注意的，智能机器人当然要替代人很多技能，不光是体力包括脑力等等有一个波拉尼悖论，人类掌握技能和知识远远超过人类所能表达的内容。很简单是骑自行车，一般人都会骑自行车，你把怎么骑自行车说的很清楚，或者我要教给一个不会骑自行车的人骑自行车，通过语言或者书面表达、口头表达不可能，我们表达不出来，越是底层本能性的技能，越难以进行编程和模拟。

计算科学有莫拉维克悖论，需要推理能力越高的工作，比如下棋模拟需要算力反而少一些，一些下意识行为，比如行走、视觉等等，这个模拟需要巨大的算力，这里有一个问题我们需要思考是可智能化。我们是不是只要有可能进行智能期化就一定可智能化，实际上我前面讲人和机器人相互增强能力。未来我们思考问题的时候还要考虑到算力，包括以后低碳等等，不能够一味地考虑完全替代人。

我今天讲了这些话题，机器人智能平台以后走向开放环境，包括机器人数字孪生，人和机器人协同，人和机器人怎么相互增强能力，这是非常重要的，可智能化也是值得我们思考的。未来人存在延伸和人交织在一起的机器人，是不是一种新的生命体，有可能存在于元宇宙中间，这是未来的远景。

我今天说到这里，谢谢大家！