關(guān)于智能仿生機(jī)器魚與謝廣明教授的一些交流 | CCF-GAIR 2018

雷鋒網(wǎng) AI 科技評(píng)論按：2018 年 6 月 29 日至 7 月 1 日全球人工智能與機(jī)器人峰會(huì)（CCF-GAIR）在深圳召開，峰會(huì)由中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）主辦，雷鋒網(wǎng)、香港中文大學(xué)（深圳）承辦，得到了寶安區(qū)政府的大力指導(dǎo)，是國(guó)內(nèi)人工智能和機(jī)器人學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及投資界三大領(lǐng)域的頂級(jí)交流盛會(huì)，旨在打造國(guó)內(nèi)人工智能領(lǐng)域最具實(shí)力的跨界交流合作平臺(tái)。

CCF-GAIR 2018 延續(xù)前兩屆的「頂尖」陣容，提供 1 個(gè)主會(huì)場(chǎng)和 11 個(gè)專場(chǎng)（仿生機(jī)器人專場(chǎng)，機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用專場(chǎng)，計(jì)算機(jī)視覺專場(chǎng)，智能安全專場(chǎng)，金融科技專場(chǎng)，智能駕駛專場(chǎng)，NLP 專場(chǎng)，AI+專場(chǎng)，AI 芯片專場(chǎng)，IoT 專場(chǎng)，投資人專場(chǎng)）的豐富平臺(tái)，意欲給三界參會(huì)者從產(chǎn)學(xué)研多個(gè)維度，呈現(xiàn)出更富前瞻性與落地性相結(jié)合的會(huì)議內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)。

北京大學(xué)工學(xué)院謝廣明教授于仿生機(jī)器人專場(chǎng)做了第二場(chǎng)報(bào)告，題為「智能仿生機(jī)器魚」。謝廣明教授對(duì)自己目前的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。報(bào)告結(jié)束后，雷鋒網(wǎng)就相關(guān)問題對(duì)謝廣明教授進(jìn)行采訪。以下為采訪內(nèi)容，雷鋒網(wǎng)做了不改變?cè)獾恼{(diào)整和編輯。

雷鋒網(wǎng)：請(qǐng)問仿生魚項(xiàng)目里的哪些方法需要用到機(jī)器學(xué)習(xí)？和傳統(tǒng)方法有什么區(qū)別？

謝廣明：目前主要用在兩個(gè)部分，在控制方面，想要達(dá)到理想的控制效果并不容易，我們現(xiàn)在的方法是基于 CFD，也就是計(jì)算流體力學(xué)加強(qiáng)化學(xué)習(xí)，而不再采用傳統(tǒng)的建模加控制去做了，因?yàn)槠鋵?shí)踐效果實(shí)在不好。現(xiàn)在我們首先是建立力學(xué)模型，然后在仿生環(huán)境下讓魚去學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)。比如說設(shè)計(jì)一個(gè)貝塞爾曲線，然后讓魚按照這個(gè)曲線去游，通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)讓魚學(xué)會(huì)這種游動(dòng)軌跡。

另外一方面是深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用。未來我們的仿生魚上傳感器會(huì)越來越多，攝像頭、側(cè)線系統(tǒng)等會(huì)收集很多數(shù)據(jù)，我們希望使用深度學(xué)習(xí)從這些數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的信息，比如環(huán)境信息。

至于與傳統(tǒng)方法的區(qū)別，我只能說這些技術(shù)都是工具，沒有哪個(gè)工具可以解決所有問題，我們會(huì)嘗試不同的方法，能解決當(dāng)前問題就行，并未深入研究相關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

雷鋒網(wǎng)：仿生目標(biāo)選擇的標(biāo)準(zhǔn)是怎么樣？現(xiàn)在這個(gè)項(xiàng)目有什么具體的應(yīng)用的場(chǎng)景嗎？

謝廣明：我們選擇仿生對(duì)象，之前可能偏純學(xué)術(shù)，現(xiàn)在是注重解決實(shí)際問題，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，應(yīng)用導(dǎo)向。至于落地有面向企業(yè)的，民用的像河道監(jiān)測(cè)，排查水下環(huán)境。在一些比較熱門的地點(diǎn)，比如說北戴河，很需要水下環(huán)境的安全，但使讓人去排查工作量太大，只能用機(jī)器魚去探測(cè)。另外就是檢測(cè)水質(zhì)等等。還有就是面向個(gè)人的，放機(jī)器魚去水底拍照錄像等，娛樂也是應(yīng)用的一部分。

雷鋒網(wǎng)：研究仿生機(jī)器人需要不需要生物學(xué)相關(guān)的知識(shí)？

謝廣明：首先我認(rèn)為仿生機(jī)器人的研究就是「拿來主義」：新材料，新的能源供給方式，新的傳感器，新的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，都集成到自己的機(jī)器上來提升機(jī)器的性能。

其次既然研究仿生機(jī)器人，必然會(huì)涉及生物學(xué)，但是并不一定要自己深入研究，可以查查文獻(xiàn)，找一找相關(guān)的資料，比如說魚到底怎么感知環(huán)境的，你查一下就能獲取相關(guān)知識(shí)了。當(dāng)然有合適的合作者更好，沒有合適的合作者就自己查資料，但沒必要深入研究，反正是為了解決實(shí)際問題，把那些研究「拿」過來用，解決了問題就可以了。

雷鋒網(wǎng)：水下探測(cè)器會(huì)有深度指標(biāo)，仿生魚有這方面的要求嗎？

謝廣明：下潛深度是一個(gè)工程問題，工程問題的解決方案很多是很成熟的，其實(shí)就是加工精度的問題。之所以防水性能不好可能是加工精度低，也可能是拆卸有損傷才導(dǎo)致漏水等。這方面是工程技術(shù)問題，有成熟的解決方案。

雷鋒網(wǎng)：仿生魚的群體智能有哪些作用？有哪些難點(diǎn)？

謝廣明：比如就海洋目標(biāo)搜索來說，單個(gè)機(jī)器魚的感知能力，運(yùn)動(dòng)能力都是很有限的，能量也有限，這就導(dǎo)致了單個(gè)機(jī)器魚搜索范圍很小。如果能讓機(jī)器魚擁有群體智能，那搜索目標(biāo)就更加容易了。在群體中機(jī)器魚都是自主控制的，這種群體智能也叫分布式的智能，機(jī)器魚地位平等，通過局部相互影響保持群體性。在未知的搜索環(huán)境中，機(jī)器魚可以通過這種群體性（共享信息提高信息獲取能力）提高自主能力。

難點(diǎn)有很多，比如水下通信。單個(gè)機(jī)器魚只能獲取部分狀況，對(duì)于最新目標(biāo)也不太清楚，如何讓信息在群體中快速傳播就是個(gè)問題。當(dāng)然在通信的同時(shí)還要保證通信負(fù)載不能過大，要在通信受限的情況下保證群體的聯(lián)通等，目前的問題還很多。

雷鋒網(wǎng)：您接下來的研究方向？

謝廣明：我們接下來的研究方向是結(jié)合智能材料，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)光靠目前的手段去實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)器魚已經(jīng)到極限了，但是效果相較于真魚還差得很遠(yuǎn)，我們現(xiàn)在正在研究使用軟體材料或者高分子材料，也希望能找到合作的研究者。

還有就是我們也借鑒了一些生物學(xué)家對(duì)于群體智能的研究成果，他們的研究更加深刻。他們觀察到魚群有一些簡(jiǎn)單的規(guī)則，我們想把這些規(guī)則移植到機(jī)器魚上，我們希望仿生機(jī)器魚擁有「靈魂」。

比如說魚群的混亂有序，單條魚「自私」的自我保護(hù)卻不妨礙群體有序，這是個(gè)很有意思的現(xiàn)象，我們可以把這種規(guī)則移植到仿生魚上，看仿生魚還能不能正常協(xié)作，我們目前在嘗試這種深層次的仿生。

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