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第一次走進(jìn)陌生場(chǎng)所，無(wú)需開(kāi)展細(xì)粒度的建圖，基于內(nèi)在的空間地圖并融合少量的環(huán)境信息就可以實(shí)現(xiàn)靈活導(dǎo)航——這種人類(lèi)和動(dòng)物與生俱來(lái)的能力，科學(xué)家稱(chēng)之為“空間智能”。如何讓機(jī)器人也擁有這種本領(lǐng)，一直是全球具身智能領(lǐng)域的核心難題。

5月22日，西北工業(yè)大學(xué)人機(jī)物融合智能計(jì)算團(tuán)隊(duì)在這一方向上取得進(jìn)展，其綜述論文被《自然》子刊《自然綜述：電氣工程》錄用。團(tuán)隊(duì)提出的“類(lèi)腦認(rèn)知導(dǎo)航”框架，試圖讓機(jī)器人像動(dòng)物一樣，在未知環(huán)境中理解空間、調(diào)用經(jīng)驗(yàn)并做出靈活決策。

“現(xiàn)在的機(jī)器人看起來(lái)很聰明，其實(shí)很‘迷糊’。”西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授郭斌告訴記者。傳統(tǒng)機(jī)器人導(dǎo)航遵循“建圖—定位—規(guī)劃—控制”的固定流程，就像一個(gè)人拿著紙質(zhì)地圖走路，地圖上沒(méi)有標(biāo)的路就不會(huì)走。這種方式在倉(cāng)庫(kù)、工廠(chǎng)等結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景通過(guò)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練尚能應(yīng)付，而一旦環(huán)境和場(chǎng)景發(fā)生變化，機(jī)器人就會(huì)瞬間“失智”?！罢f(shuō)到底就是泛化能力差?！惫笳f(shuō)，“環(huán)境一變，它就不知道怎么走了?！?/p>

團(tuán)隊(duì)從動(dòng)物身上尋找解決辦法。郭斌以老鼠走迷宮為例向記者解釋?zhuān)鲜蟛粫?huì)記住每一個(gè)拐角，而是抓住幾個(gè)關(guān)鍵地標(biāo)，在大腦中形成記憶和抽象知識(shí)，構(gòu)建“認(rèn)知地圖”，下次遇到類(lèi)似環(huán)境，還能把舊經(jīng)驗(yàn)和記憶拿過(guò)來(lái)用。

“動(dòng)物會(huì)認(rèn)路，靠的不是記性好，而是會(huì)總結(jié)、會(huì)聯(lián)想、會(huì)活用?！惫蠼忉尩?，基于這一思路，團(tuán)隊(duì)將動(dòng)物認(rèn)路過(guò)程中的地標(biāo)識(shí)別、經(jīng)驗(yàn)記憶和靈活決策能力逐一拆解，轉(zhuǎn)化為低成本、高泛化的類(lèi)人機(jī)器人導(dǎo)航框架。

這個(gè)框架包含四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：多模態(tài)融合感知，讓機(jī)器人融合運(yùn)動(dòng)、姿態(tài)、環(huán)境信號(hào)，更精準(zhǔn)地判斷自己在空間中的狀態(tài)；預(yù)測(cè)式表征，讓機(jī)器人不僅知道“我在哪”，還能預(yù)判“前面會(huì)遇到什么”；記憶復(fù)用，把走過(guò)的路轉(zhuǎn)化為分層抽象、可遷移的知識(shí)，到了陌生環(huán)境也能“舉一反三”；分層規(guī)劃，先確定大方向再細(xì)化具體路徑，讓機(jī)器人“帶著思考走路”。郭斌告訴記者，這四項(xiàng)技術(shù)共同作用，使機(jī)器人從“被動(dòng)執(zhí)行”走向“主動(dòng)思考”。

目前，團(tuán)隊(duì)正與多家單位開(kāi)展技術(shù)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用工作。郭斌介紹，老年健康陪伴、復(fù)雜環(huán)境作業(yè)、災(zāi)難應(yīng)急救援等場(chǎng)景的共同特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)、未知、充滿(mǎn)變數(shù)，它們一直是機(jī)器人技術(shù)落地的“最后一公里”難題?！邦?lèi)腦認(rèn)知導(dǎo)航”框架賦予了機(jī)器人在未知與動(dòng)態(tài)環(huán)境中自主感知、決策與行動(dòng)的能力?！案嗟叵蛉祟?lèi)和動(dòng)物汲取智慧，將使得機(jī)器人真正具備走進(jìn)復(fù)雜真實(shí)世界的潛力?！惫笳f(shuō)。