伯克利和Deepmind前赴后继,只为教出会做家务的机器人?

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比如运用模拟手臂,按照正确的顺序,即使没有见过这各任务,也能从零开始学习,并按要求顺利地把物体举起来。这样就能在无需额外编程的前提下,完成整理桌面这样的复杂任务。

此外,乔治亚理工学院将布料引入学习框架,教机器人学会穿衣服的论文也非常别出心裁。

因为衣服的布料材质各不相同,穿衣服的动作也无法遵循特定的运动轨迹,会和布料产生复杂的交互变化,机器人必须不断练习,对各个子任务(拽起边缘、扯平衣角等)进行模拟和优化,在不断变化的环境条件中学习到稳定的创意控制策略,最终完成穿不同衣服的任务目标。无论衬衫、套头毛衣,还是外套,都是妥妥滴!

听起来,好像大部分家务活儿机器人都可以驾驭嘛,但杯具的是,现实中能够见到的家务机器人,干起活来依然是一副又慢又笨的蠢样子。

比如由伯克利设计、Rethink Robotics公司开发的家庭助手,叠一个毛巾就要15分钟;而加州 FoldiMate推出的智能洗叠机器,可以按照程序把衣服叠成需要的方块,但需要人手动放置在展台上,并没有节省多少人力,售价还高达980美金(约7000块人民币)……emmmm还是自己动手丰衣足食吧。

不是比人慢,就是比人贵,靠机器人做家务性价比实在是太低了。那么,既然不能真的帮人类做家务,教机器人学习这些技能,究竟有何意义?

为什么是做家务,去工厂搬砖不行吗?

这么多研究人才齐上阵,要是去教小学生,怕是都能考上清华了。实在不行,去工厂搬砖也能缓解下劳动力紧张啊,干嘛非要跟家务活儿较劲呢?原因恐怕在于,家政任务提供了一个从零开始学习复杂控制任务的训练环境,这对通用机器智能来说至关重要。

首先,家政任务的真实性和多样性,有助于智能体学会如何用最少的先验知识来解决复杂问题。

先验知识指的是一种不依赖于经验总结(类似编写好的程序,从结果推导过程)的一种元能力,通过观察学会推理和判断。而机器人就没有这种“天生的”知识,但显然我们也不可能将机器人服务的每个家庭、每个可能任务都进行预先编程,这时,训练机器人的通用能力就显得尤为关键了。

尽管机器永远不可能拥有像人一样的先验能力和通用性,在各个学科、各个工作岗位都能表现差不多。但在很多垂直领域,比如工业、家务、语言等,先验能力强的机器智能体就可以低成本、高适应性、灵活地完成工作任务,解决那些现在只有人才能解决的问题。

另外,家政任务是一个集视觉、触觉、运动、关节控制等为一体的任务,综合性很强,这是其他碎片应用不具备的环境,对训练多元功能协作的智能体很有帮助。

比如伯克利教机器人从垃圾桶中拾取原本看不见的物体,就需要通过摄像头采集深度图像,形成模拟数据集,再利用该数据集训练质量卷积神经网络(GQ-CNN),对物体进行图像分割,确定抓取尝试成功的可能性,最后形成抓取成功概率最高的策略,再对夹持器关节进行实时精密控制,才能最终完成这一操作。一次训练,多种收获。

更重要的是,家务的操作环境比起工业机器人、电子游戏等,都更加松散,充满变化,任务的主观预期和隐藏含义更难界定和预测,无形中加大了训练难度。与此同时,家政任务的训练成本也比较低,也更容易为大众所理解,社会效益和营销价值双丰收。

相比对机器狗拳打脚踢、在《Dota》中血虐真人玩家,让机器做做家务简直堪称是最政治正确、价廉物美的训练方式了。

醉翁之意:做完家务,这些研究还有什么用?

在家政机器人背后,实际隐含的是一种智能体创生的本质逻辑:在复杂的环境中自己探索出解决随机和非结构化问题的合理方案,可以安全地与环境交互,同时高效地完成任务。

具体一点说,训练家政机器人,主要有一下三个方面的好处:

一是培养更具有通用智能的机器人,在不需要过多指导的前提下,执行一系列任务,提高机器自动化的安全性和工作效率。

二是有助于开发用于分层规划、感知和推理的算法,可以帮助自动驾驶、工业自动化、智能物联网等等领域解决应用问题;

三是推动零样本学习、少样本学习等技术的进步。在缺乏外部奖励信号的情况下,算法也能很好地推理出行为的意图,可以显著提升电商、内容产品推荐系统的使用体验。

这样,大家恐怕就不难理解,为什家务会成为通用智能体成长道路上无法绕过的“垫脚石”了。

最后可能还有人想问:不爱做家务星人,我只关心机器人啥时候能进我家给我叠被铺床?我只能说:亲亲这边建议直接睡觉呢梦里什么都有。

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