學(xué)校標(biāo)識(shí)碼：4151014768

在川招生代碼：5699

　　由行業(yè)專用走向類人通用

　　一般來說，機(jī)器人系統(tǒng)的目標(biāo)是完成各類任務(wù)，具備學(xué)習(xí)能力，能夠在特定環(huán)境中進(jìn)行高質(zhì)量互動(dòng)。目前，大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)以模擬人的行為或局部功能為出發(fā)點(diǎn)，面向特定任務(wù)開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法開發(fā)，使其能夠代替人類完成相應(yīng)操作，如分揀、焊接等。這些專用機(jī)器人系統(tǒng)在研發(fā)過程中，主要依靠定制化的控制程序和大量精密的傳感器，對(duì)新任務(wù)的學(xué)習(xí)能力、對(duì)未知環(huán)境的適應(yīng)能力十分有限，往往只能應(yīng)用于特定的、單一的任務(wù)。相比于這類機(jī)器人，人類作業(yè)的靈巧性、精密性和適應(yīng)性更勝一籌。目前人類能完成的大量工作，比如電子用品的裝配等，機(jī)器人還無法真正介入。

　　類腦智能機(jī)器人正是從人類思考、行為的源頭出發(fā)，基于神經(jīng)科學(xué)對(duì)影響人類作業(yè)、運(yùn)動(dòng)、感認(rèn)知和決策等關(guān)鍵生物機(jī)理的研究，通過信息建模和機(jī)器人軟硬件系統(tǒng)，建立起新型機(jī)器人系統(tǒng)。這種全新的機(jī)器人系統(tǒng)在外形、控制和智能等方面都與以往不同，可實(shí)現(xiàn)以往無法完成的多類新任務(wù)，引領(lǐng)機(jī)器人領(lǐng)域的變革。

　　和普通機(jī)器人相比，類腦智能機(jī)器人可以通過引入人的生物結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式、控制方式和智能決策等機(jī)理，減少機(jī)器人與人類的差距，在靈巧作業(yè)、敏捷運(yùn)動(dòng)和泛化學(xué)習(xí)等能力上接近于人類。由于類腦智能機(jī)器人從生物機(jī)理研究和模擬出發(fā)，更容易與人自然交互，實(shí)現(xiàn)深層理解，幫助神經(jīng)科學(xué)家取得更多神經(jīng)科學(xué)研究成果。再加上類腦智能機(jī)器人采用類人機(jī)理和模型，擁有更好的可解釋性和可靠性，既能保證與環(huán)境的自然交互，又能大幅減少計(jì)算和控制的能耗——人類大腦的功耗僅在20瓦左右，與現(xiàn)有人工智能算法的訓(xùn)練能耗相比幾乎可以忽略不計(jì)。

　　多學(xué)科交叉融合成果初現(xiàn)

　　類腦智能機(jī)器人研發(fā)前景廣闊，也仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，類腦智能機(jī)器人的研究涉及神經(jīng)科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)和機(jī)械學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，需要整合多種前沿科學(xué)成果并進(jìn)行深度融合。其次，人類對(duì)自身的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。當(dāng)前，人類大腦的開發(fā)還不足5%，神經(jīng)元連接多樣且富有變化，很難精確建模。其三，類腦智能機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和算法架構(gòu)與現(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)有本質(zhì)的不同，實(shí)現(xiàn)智能認(rèn)知、決策和靈巧操作并非易事。如何從人類海量神經(jīng)機(jī)制和復(fù)雜多樣的行為模式中，找到對(duì)提升機(jī)器人認(rèn)知、決策、控制以及人機(jī)協(xié)作等性能有幫助的關(guān)鍵機(jī)制；怎樣跨越生物與信息的鴻溝，將神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行信息化表達(dá)，形成可計(jì)算、可實(shí)現(xiàn)的軟硬件系統(tǒng)，還需要很多艱辛的工作。

　　目前，類腦智能機(jī)器人在各方努力下已實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)突破并取得相應(yīng)成果。在感認(rèn)知方面，基于人類大腦視覺皮層實(shí)現(xiàn)語義提取、概念形成和主動(dòng)聯(lián)想等機(jī)理，建立神經(jīng)計(jì)算模型和信息處理算法，提升了機(jī)器人在復(fù)雜場(chǎng)景下的認(rèn)知可靠性。在決策方面，研究通過模擬杏仁核—前額葉和海馬體之間的神經(jīng)機(jī)理和功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人“精度—能效—速度”均衡的多樣化決策能力。在控制方面，通過模擬運(yùn)動(dòng)控制的神經(jīng)機(jī)理，提升機(jī)器人的作業(yè)精度和多任務(wù)學(xué)習(xí)能力。在系統(tǒng)本體方面，類腦智能機(jī)器人研究通過對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)的模擬，構(gòu)建具有類人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特性的新型機(jī)器人軟硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在有限傳感精度下的靈巧、柔順和高精度作業(yè)。目前，類腦智能機(jī)器人相關(guān)技術(shù)已在實(shí)際場(chǎng)景中獲得初步應(yīng)用，例如高精密傳感器關(guān)鍵零部件的柔性裝配、腹部超聲檢查的設(shè)備操控、戶外開放場(chǎng)景中的低功耗自動(dòng)駕駛等。

　　未來，類腦智能機(jī)器人研究將在機(jī)器人通用性、智能性方面帶來變革，特別是對(duì)完成精密性、柔順性和與人互動(dòng)性要求較高的任務(wù)具有重要意義。在市場(chǎng)份額巨大的電子器件裝配中，類腦智能機(jī)器人系統(tǒng)更容易模擬人實(shí)現(xiàn)靈巧的高性能作業(yè)；在醫(yī)療服務(wù)行業(yè)，類腦智能機(jī)器人更容易“共情”，進(jìn)行個(gè)性化接觸和深度交流。

　　當(dāng)前，我國在類腦智能機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)取得初步成果，科學(xué)家對(duì)人的不同腦區(qū)、器官、肌肉的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)化深入研究。經(jīng)過持續(xù)不斷的創(chuàng)新與嘗試，我國已自主研制了系統(tǒng)性模擬人體感認(rèn)知、決策、控制機(jī)理的類腦智能機(jī)器人系統(tǒng)，通過類腦芯片實(shí)現(xiàn)控制的機(jī)器人系統(tǒng)等，在國際同一領(lǐng)域占有重要地位。

　　將深刻改變社會(huì)生產(chǎn)生活

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到5080億元，同比增長18%；我國工業(yè)機(jī)器人的年安裝量在過去10年增長了11倍，穩(wěn)居全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。類腦智能機(jī)器人的發(fā)展將深刻改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活，我們應(yīng)主動(dòng)謀劃，提前布局，讓技術(shù)發(fā)展和安全保障雙線并行。

　　從技術(shù)發(fā)展角度來看，類腦智能機(jī)器人屬于跨學(xué)科深度交叉融合領(lǐng)域，需要持續(xù)支持保障。機(jī)器人全鏈條發(fā)展過程中，要充分利用我國人工智能和機(jī)器人應(yīng)用范圍廣、社會(huì)認(rèn)可度高、人才儲(chǔ)備雄厚等特點(diǎn)，打造科學(xué)與技術(shù)融合的類腦智能機(jī)器人人才隊(duì)伍，保障我國機(jī)器人領(lǐng)域的前瞻性和落地性，實(shí)現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)超越。

　　從技術(shù)安全性角度來看，類腦智能機(jī)器人通過融入人的內(nèi)部機(jī)理，進(jìn)一步縮小了與人的差距，能夠更自然地與人交互，更容易與人工智能大模型結(jié)合。我們要針對(duì)人機(jī)交互安全、用戶數(shù)據(jù)安全等問題，在算法設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的透明性、可解釋性和可靠性方面，在數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、使用等環(huán)節(jié)的安全性方面，加強(qiáng)審核評(píng)估，形成類腦智能機(jī)器人技術(shù)的安全閥。

　　通過多學(xué)科深度交叉，類腦智能機(jī)器人逐漸顯示其突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸的巨大潛力，發(fā)展前景廣闊。我國科研工作者在這條科研道路上持續(xù)開拓創(chuàng)新，取得豐碩成果，未來也將更進(jìn)一步，力爭(zhēng)形成技術(shù)引領(lǐng)，為國家重大需求服務(wù)，為人類福祉做出貢獻(xiàn)。

　?。ㄗ髡邽橹袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究員）

　　推薦讀物

　　《類腦智能機(jī)器人》：喬紅等著；上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社出版。

　　《大腦的未來：神經(jīng)科學(xué)的愿景與隱憂》：S.羅斯著；尚春峰、許多譯；蒲慕明校；科學(xué)出版社出版。

　　《類腦計(jì)算》：危輝著；科學(xué)出版社出版。