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| 本文作者： 叢末 | 2019-04-05 09:57 | 專題：IJCAI 2019 |
雷鋒網(wǎng) AI 科技評論按：IJCAI（國際人工智能聯(lián)合會議，International Joint Conferences on Artificial Intelligence）是人工智能領(lǐng)域歷史最為悠久，也是影響力最大的學(xué)術(shù)會議之一，隨著近年來人工智能的熱度日益攀升，原本僅在奇數(shù)年召開的 IJCAI 自 2015 年開始變成每年召開。今年，萬眾矚目的 IJCAI 也將如約而至，將于 8 月 10 日至 16 日在中國澳門隆重召開。
特邀報告（Invited Talks）作為 IJCAI 最受關(guān)注的環(huán)節(jié)之一，隨著會議的臨近，特邀講者名單也在相繼公布中。應(yīng) IJCAI 組委會的邀請，索尼計算機科學(xué)實驗室主席兼 CEO 北野宏明博士（Hiroaki Kitano）將蒞臨 IJCAI 大會現(xiàn)場，帶來主題為《Creating the Engine for Scientific Discovery: Nobel Turing Challenge as a grand challenge project in AI and Systems Biology》的演講報告。
北野宏明博士不僅在機器人領(lǐng)域成果豐碩，被譽為人工智能和機器人領(lǐng)域的大師級人物，在系統(tǒng)生物學(xué)領(lǐng)域也有著舉重若輕的開創(chuàng)性地位。
北野宏明，索尼計算機科學(xué)實驗室的主席兼 CEO，沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）教授。他于 1961 年生于日本東京，曾就讀于日本私立大學(xué)國際基督教大學(xué)物理學(xué)專業(yè)，1991 年獲得日本京都大學(xué)計算機科學(xué)專業(yè)的博士學(xué)位。1993 年，北野宏明博士就加入了索尼計算機科學(xué)實驗室（Sony CSL），期間的代表性作品包括索尼寵物型機器人 AIBO 和類人機器人 QRIO。同時，他還是 RoboCup 機器人世界杯賽的提出者，并曾擔任 RoboCup 聯(lián)盟第一任主席。此外，他還在 2001 年創(chuàng)立了非營利組織系統(tǒng)生物學(xué)研究所（SBI）并擔任主席至今，曾于 2009 年至 2011 年擔任 IJCAI 主席、2016 年至 2018 年擔任人工智能&機器人世界經(jīng)濟論壇理事會委員。他獲得的重要獎項包括 1993 年 IJCAI「計算機與思想獎」（Computers and Thought Award）、2009 年「自然杰出導(dǎo)師獎」（Nature Awards for Mentoring in Science）。
1993 年，剛博士畢業(yè) 2 年的北野宏明便加入了當時剛成立 6 年的索尼計算機科學(xué)實驗室（索尼 CSL），迄今為止的 20 多年時間里，索尼計算機科學(xué)實驗室一直都是北野宏明博士在人工智能以及機器人領(lǐng)域研究的主要陣地。
加入索尼計算機科學(xué)實驗室后，北野宏明博士也開始參與到索尼寵物型機器人 AIBO 的研發(fā)中，在當時還僅重視精密地機械運轉(zhuǎn)的機器人研發(fā)領(lǐng)域，便提出了機器人獨立思考、與人類共存的理念。
1999 年，北野宏明博士正式推出 AIBO，該機器人率先搭載了人工智能技術(shù)，不僅能模仿狗的一些動作，并在當時已經(jīng)具備了自我學(xué)習(xí)能力：隨著與用戶相處時間變長，能識別用戶的一些表情并做出回應(yīng)。這款產(chǎn)品在當時一經(jīng)推出便銷售一空，讓機器人邁向了普通家庭，也彰顯了索尼當時在人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
而后，北野宏明博士開始對 AIBO 進行改進，于 2003 年推出了類人機器人 QRIO 。這款機器人不僅可以與人互動，還能跳舞、唱歌甚至踢足球，這些功能就對機器人的精密性以及靈活性提出了非常高的設(shè)計要求。為此，北野宏明博士為該機器人設(shè)計了 38 個自由度，包括頭部 4 個、軀干 2 個、臂部 10 個，手部 10 個，腿部 12 個；同時還為其搭載了兩個小型的 CCD 彩色攝像頭（110000px）和多個麥克風(fēng)的傳感器。
機器人的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，QRIO 的軀干中含有一個三軸加速度計和陀螺儀，每只腳上各有一個兩軸加速度計和力傳感器，頭、肩、腳部都有觸碰/壓力傳感器，頭和手部還有紅外距離傳感器，其頭部則使用 7 個麥克風(fēng)來檢測聲音的方向并抑制電機噪聲。
值得一提的是，QRIO 機器人擁有一個專門的集成了多種運動能力的「實時綜合自適應(yīng)運動控制系統(tǒng)」（Real-time Integrated Adaptive Motion Control System），其包含了負責全身穩(wěn)定性、地形自適應(yīng)控制、集成式跌倒與恢復(fù)控制以及推舉動作控制的模塊。它在平整地面上的最快步行速度可達 20m/min，在不平整的地面上可達 6m/min。2004 年，QRIO 機器人還在一場兒童音樂會中指揮東京愛樂交響樂團進行了貝多芬第五交響曲的彩排表演。
在機器人研究史上，QRIO 機器人算得上是能夠與名噪一時的 ASIMO 機器人齊名的類人機器人，而它的開發(fā)者——北野宏明博士也被視為人工智能和機器人的重量級大師。
作為人工智能和機器人領(lǐng)域的大師級人物，北野宏明博士的目光自然不會僅僅鎖定索尼計算機科學(xué)實驗室所取得的研究成果。他認為人工智能領(lǐng)域應(yīng)該開展有著大目標的全球化研究項目，并沿著這一思路提出了 RoboCup 機器人世界杯賽。同時，北野宏明博士還為這個項目設(shè)置了一個目標：到 2050 年，要組建一支完全智能化的類人機器人去奪取國際足聯(lián)世界杯的冠軍。
機器人足球賽是在動態(tài)不確定環(huán)境下對人工智能的考驗，涉及到了多個人工智能、機器人研究領(lǐng)域，并涵蓋了該領(lǐng)域所面臨的一些重要挑戰(zhàn)和難點。
RoboCup 涉及到的研究領(lǐng)域包括智能機器人系統(tǒng)、 多智能體系統(tǒng)、實時模式識別與行為系統(tǒng)、 智能體結(jié)構(gòu)設(shè)計、實時規(guī)劃和推理、基于網(wǎng)絡(luò)的三維圖形交互、傳感器技術(shù)等，具體來說包括：（1）通用的智能體體系結(jié)構(gòu)；（2）綜合反應(yīng)式方法和建模/規(guī)劃式方法；（3）實時識別、規(guī)劃和推理；（4）在 動態(tài)環(huán)境中推理和行動；（5）傳感器數(shù)據(jù)融合；（6）通用的 多智能體系統(tǒng)；（7）復(fù)雜任務(wù)中的行為學(xué)習(xí)；（8）策略獲??；（9）通用的 認知模型。
挑戰(zhàn)方面，RoboCup 所設(shè)置的挑戰(zhàn)則更大，也更長期，主要分為三類：（1）合成智能體挑戰(zhàn)；（2）物理智能體挑戰(zhàn)；（3）基礎(chǔ)組織挑戰(zhàn)。RoboCup 合成智能體挑戰(zhàn)處理可以用軟件模擬器開發(fā)的技術(shù)；RoboCup 物理智能體挑戰(zhàn)的意圖是促進使用實際機器人的研究，因此需要更長的時間來完成每一項挑戰(zhàn)；而提出基礎(chǔ)組織挑戰(zhàn)是為了方便研究而建立一個關(guān)于 RoboCup、人工智能和機器人學(xué)的總的基礎(chǔ)組織。
1997 年，首屆 RoboCup 機器人世界杯賽及會議在日本的名古屋舉行，40 多支機器人組成的參賽隊伍彼此之間展開桌面足球的較量，為實現(xiàn)機器人足球隊擊敗人類足球世界冠軍的夢想邁出了第一步。而在同一年，IBM 的深藍機器人擊敗了人類國際象棋冠軍，實現(xiàn)了歷史上首個成功在標準國際象棋比賽中打敗人類世界冠軍的計算機系統(tǒng)；NASA 的「火星探路者」飛行器及其配置的自主移動機器人系統(tǒng)「Sojourner」，也成功地在火星表面登陸。因此，1997 年注定成為了人工智能和智能機器人研究史上不平凡的一年，而 RoboCup 機器人世界杯賽也作為這一年的主角之一，留下了自己的名字。
時至今日，RoboCup 機器人世界杯賽已經(jīng)發(fā)展為一項國際性的賽事，不僅得到了學(xué)術(shù)界的認可，一些有影響的國際學(xué)術(shù)會議如 IJCAI、IROS、Agent、ICMAS、AAAI 研討會、JSAI 研討會等都安排了這方面的專題討論，RoboCup 也為自身增加了學(xué)術(shù)會議部分，以推動相關(guān)學(xué)科的進展，為機器人學(xué)、人工智能、 多智能體系統(tǒng)、模式識別、計算機視覺等其他交叉或前沿學(xué)科提供了一個理想的仿真和實驗平臺。
在人工智能和機器人的研究過程中，北野宏明博士還意識到人工智能本質(zhì)上是自然界進化的衍生品，他更需要學(xué)習(xí)的還是進化本身。因此他轉(zhuǎn)向生物科學(xué)領(lǐng)域的研究，并改變自己的研究思維，開始研究在上世紀 90 年代中期尚處于初步階段的「系統(tǒng)生物學(xué)」 （Systems Biology）學(xué)科，以期從這一新興學(xué)科中找到人工智能領(lǐng)域的未來突破口。對于二者之間的內(nèi)在聯(lián)系，他表示：
顯而易見，人類智能可能無法處理生命系統(tǒng)的巨大性和復(fù)雜性，以及構(gòu)建系統(tǒng)所需要用到的數(shù)據(jù)，這種時候，就必須開發(fā)人工智能系統(tǒng)，以協(xié)助人類進行科學(xué)研究，并加快科學(xué)發(fā)現(xiàn)的速度。這就意味著，科學(xué)研究本身的形態(tài)會最終轉(zhuǎn)化為人類與人工智能的共生行為。
與傳統(tǒng)生物學(xué)不同，系統(tǒng)生物學(xué)是針對一組與特定生物學(xué)過程相關(guān)的分子組件，用高通量實驗手段測定它們在體內(nèi)含量的動態(tài)變化，并通過建立數(shù)學(xué)和計算機模型來試圖模擬這些變化對細胞，組織，器官和人整體的影響。因此系統(tǒng)生物學(xué)的目的就是在系統(tǒng)水平上理解生物體，而該領(lǐng)域所取得的成就要想真正發(fā)揮其潛在的巨大作用，就需要在實驗裝置、先進軟件和分析方法等眾多方面取得突破。
在計算機科學(xué)以及物理學(xué)方面擁有扎實基礎(chǔ)的北野宏明博士，也憑借其優(yōu)勢在這一領(lǐng)域取得了重大的研究成果，成為該領(lǐng)域具有開創(chuàng)性意義的人物。2000 年，他創(chuàng)立了非營利組織系統(tǒng)生物學(xué)研究所（SBI），在其對該組織的最終愿景中，也可以一窺他在系統(tǒng)生物學(xué)多年研究中所得到的關(guān)于人工智能方面的啟示：
在對系統(tǒng)生物學(xué)多年的研究中，我們相信生物醫(yī)學(xué)研究的根本局限之一就是人類認知的本質(zhì)。人工智能在經(jīng)過精心設(shè)計和培訓(xùn)后，可以成為人類克服認知過程中某些弱點的解決方案之一，從而實現(xiàn)高效、有組織的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。我們的終極目標是開發(fā)這樣的人工智能系統(tǒng)：它能夠進行重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，從而改善世界的狀況并影響研究人員的科研方法。最終，我們或許可以設(shè)想，未來有一天可以取得能夠獲得諾貝爾獎及更高獎項的一些科研成果。
此外，北野宏明博士還將該領(lǐng)域的研究成果編寫成了世界上第一本有關(guān)系統(tǒng)生物學(xué)的圖書——《系統(tǒng)生物學(xué)基礎(chǔ)》。該書對系統(tǒng)生物學(xué)的意義給出了明確的回答，闡述了系統(tǒng)生物學(xué)研究需要開展的工作及其所采用的技術(shù)，并圍繞系統(tǒng)生物學(xué)的先進的測量系統(tǒng)、基于實驗數(shù)據(jù)的基因和代謝網(wǎng)絡(luò)的反向工程、建模和仿真軟件、細胞仿真和系統(tǒng)水平的分析這五個中心主題進行詳細解說，被視為現(xiàn)代意義上系統(tǒng)生物學(xué)的開山之作、「系統(tǒng)生物學(xué)」領(lǐng)域的經(jīng)典圖書。
IJCAI 2019 會議召開之前，特邀報告講者名單將陸續(xù)公布，雷鋒網(wǎng) AI 科技評論作為 IJCAI 2019 的媒體特別合作伙伴，也將陸續(xù)為大家?guī)砀魑惶匮v者的相關(guān)報道。屆時，雷鋒網(wǎng) AI 科技評論還將奔赴現(xiàn)場為大家?guī)砭蕡蟮?，敬請期待?/p>
參考資料：
《發(fā)展型機器人：由人類嬰兒啟發(fā)的機器人》，安吉洛·坎杰洛西（Angelo Cangelosi）著，機械工業(yè)出版社
《系統(tǒng)生物學(xué)基礎(chǔ)》，北野宏明編，劉筆鋒、周艷紅等譯，化學(xué)工業(yè)出版社
《系統(tǒng)生物學(xué)概述》，北野宏明，《自然》，2002 年 3 月 1 日
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