中国人工智能学会

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CIIS 2020 演讲实录丨葛树志：《数字经济中人工智能和机器人学的促进发展》

发布时间：2020-11-27

2020年11月20日，由中国科学技术协会主办，中国国际科技交流中心、中国人工智能学会、新加坡通商中国承办的“中新数字经济与人工智能高峰论坛”云端召开。主题报告环节，新加坡工程院院士、新加坡国立大学葛树志教授为我们带来了《数字经济中人工智能和机器人学的促进发展》的精彩演讲。

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葛树志

新加坡工程院院士、新加坡国立大学教授

以下是葛树志院士的演讲实录：

今天和大家分享我做的相关工作，关于人工智能和机器人学的螺旋式促进发展，以及它们的一些应用。

首先回顾一下社会的发展和展望当下的数字经济。社会不断进步，新老照相技术，从以前电影中的老式相机拍照时“嘭”的一声响，经历手动到自动相机，再到如今，我们都用智能手机拍摄并上传云端。第二个巨大的社会变化，就是我们出版的方式，从早期的一些石头、骨头记录，到现在的数字出版。比如，我们 2005 年创建的KooBits 数字出版公司，现在很多新加坡的孩子都享受寓教于乐的数字教育平台。还有文化上的巨大转型，中国是一个有文化传承的国家，历经传统农业社会、游牧社会，经历了工业社会，发展到信息社会和智能时代，这是一个信息爆炸和发展的时代。

现在这个充满改变和创新的时代，有很多技术能帮助大家实现心中所想，其中一种工具就是人工智能。我们知道，图灵是人工智能之父，在1950 年就提出了人工智能的初步定义。人工智能的发展也是非常迅速的，从早期的图灵机，到麦卡锡对人工智能概念的推动，后来又出现了通用问题求解，接着是知识库系统知识工程，直到现在有了人工智能技术发展。

我们关注到，神经网络有三个高峰，分别为感知机、反向传播以及深度学习。现在深度学习和神经网络很流行，但是神经网络其实本身只是工具，而且是很笨的工具，属于人工智能范畴的很小一部分。虽然现在深度学习只能解决有界问题，相当于 5~10 岁孩子的智力，但从发展的视角看，人工智能有广阔的发展空间；深度学习之后是机器学习，如我们学生上高中、读大学、做研究一样，还有很多的应用前景，比如规划、优化、推理、创造力和艺术等更高端的智能。真正想实现人工智能之路还非常远。

下面谈谈我们现在的贡献。人的大脑很有智慧，它只关注和存储重要的视觉，而且是动态的，所需能量很少。现在基于硅基数字计算机的深度学习，学习笨拙，不具有一般性，而且耗电量大。我们的工作是利用相关技术 , 模拟人脑的运算方式，将计算机赋予人脑类似的功能，像视觉、听力、分析能力。本质上，我们是向人脑学习，而不是向芯片学习！

人工智能的发展，就不得不说智能视觉识别能力的发展。一张图片、一个视频，我们可以捕捉到人感兴趣的点。我们一直在说人工智能和机器学习，机器学习并不只是机器学习图片、语音或场景，机器需要理解我们，我们也需要理解机器。比如，机器看到这张图片就知道你更关注何处或什么信息。另外还有这样的动态场景感知，我们相关的生物行为，也可以由社会机器人去感知。比如可以去训练机器人和计算机，实时观察走廊的变化和动态。在计算机科学领域，我们把它称作深度学习；在控制领域，我们把它叫做离线训练。

现在我们推荐一个动态的网络，而不是一个静态的网络。动态网络以常微分方程展示，包括相关的网络势能域，同域相关存储。我们也给出了严格的理论证明。给你一张图片，我们可以展示机器在受过训练之后，它能够抽取这张图片中的一些有用信息。

另外要讨论的是时间感知层。大部分的研究工作是在空间完成，左边这个网络有两个脉冲，第一个脉冲是用来训练信号的；第二个脉冲是用来进行复合性培训的，第三个才是相关联的应用。我们加入了时间的维度，去补充之前计算机分析的空间维度。

在人工智能领域，我们还涉猎以下不同领域，包括：

① 小交通指示识别，让无人驾驶系统更加完备；

② 关于行为识别，我们观察到，首先提出基本行为， 然后构造和识别一个人的行为和拓展；

③ 输入一个人的图像，通过基于分割掩膜的生成对抗网络，生成不同角度的个体影像。

接下来看一下机器人发展和应用。第一代机器人是工业机器人，早在上世纪 70 年代就已经使用了。1999 年，在新加坡我们开发了一套智能飞机叶片打磨系统，是世界首创，并获新加坡国家技术奖。现在中国也大力开发并应用这类系统。人类是世界上最聪明的生物，我们知道怎么去开车，怎么避开一些障碍物，其实这本质上是需要学习的。我们撰写的专著《机器人自适应神经网络控制》将神经网络逼近和在线自适应学习有效的结合，系统地给出一体化解决方案。理论指导实践，让机器人更好的工作。

第二代机器人，就是移动机器人，包括陆地有轮子、履带和腿的移动机器人、空中有无人机和水下机器人。针对第二代机器人，2006 年我和美国著名教授 F.L. Lewis 编著《自主移动性机器人》，在自主机器人方向做了一系列贡献，包括建模、规划和控制等。我们发现一个融合的趋势，比如路海空机器人的协同控制。

随着社会的不断进步和发展，后工业时代的人们不是关注食物问题，而更多是关注一些精神和心理问题。第三代社会机器人学发展阶段，我们在 2009 年创办了《社交机器人学》这本国际杂志，推动这方面的研究和合作。我们研发的机器人经过第一代、第二代、第三代，越来越拟人，越来越可爱。在社交机器人领域，社交机器人需要和人沟通，可以温柔地拥抱你，我们在这方面也做了大量工作。

这就是机器人的总体发展流程和演变，它可以更快地响应现代人和客户的需求，能够更好地完成互动，当然未来会有更多空间来提高我们的工作。在社会机器人中，日本有为自闭症患者提供的机器人，还有针对孩子们教育的可爱机器人；我们也成立了公司 Taidii，致力于社会机器人学和人工智能在早期教育的应用。未来 AI，机器人和人会更紧密融合。随着技术的持续发展，机器人的视觉比人类更加复杂和精准。在未来，我们可以想象一下，所有人都可以和机器进行交互，大家就不用太害怕了，人和机器未来有一天可能无法分开。

我是做智能控制、机器人和人工智能的，我们在和同仁积极推动全部自动化的智能制造、材料机器人助推智能和功能材料的发展，以及新加坡和中国同仁在人工智能、在健康领域深度合作。作为总结，机器人和人工智能能够提高人的潜能，提高人的生产能力，帮助我们更多地设计一些更像人类智能的机器认知系统。两者的融合能帮助我们更好地助力实现全球的数字化和智能化。

非常感谢过去、现在和未来我的所有合作伙伴和朋友。

（本报告根据速记整理）

CAAI原创 丨 作者葛树志院士
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