机器人产业突破，从生命科学开始
分类：
技术交流
来源：
2018/04/03 19:34
【摘要】：
机器人技术产业革命已创造了数万亿美元的新市场，其中，中国份额占据头名。但遗憾的是，由于关键部位的研发能力不足，我国企业产品销量仅占全球的28%。中国科技力量如何弯道超车？日前举行的2015上海国际机器人创新论坛上，专家建言，突破这无生命的机器人领域，能否从生命科学开始？
机器人迎来三次浪潮
机器人这三个字，许多人并不陌生。用德国汉堡大学多模式系统技术研究所所长、德国汉堡科学院院士张建伟的话来说，已经过三次发展“浪潮”。
第一代机器人是简单的示教再现型机器人，这类机器人需要使用者事先教给它们动作顺序和运动路径，再不断地重复这些动作。目前在汽车工业和电子工业自动线上大量使用的就是这类机器人，没有感觉也不会思考。第二代机器人，将传感技术融入其中，形成一定低级智能，即获取外界环境及操作对象的简单信息，并作出基本判断，相应调整动作。第三代机器人技术，正是当前各国竞争白热化领域，即高级智能机器人，人们赋予它的期待，是能够根据复杂环境因素，作出更为准确的判断。换句话说，应该更聪明。
说起智能研究，有什么比人脑更加聪明呢？由此，机器人研究力量聚焦的目光从最初的机械、材料、计算机、传感等领域，更多投入生命科学。中科院上海生命科学研究所神经科学研究所研究院张旭认为，脑科学的一部分——认知科学，将在未来机器人科技中占据很大分量。这种融合，对于每一个国家，对于科学家，对于产业界，对于大学、科研所、政府、企业，都是挑战。
人工智能要仿生人脑
机器人诞生之初，并非没有想到过对人脑的仿生，但由于人脑科技的复杂，这一研究思路在早期并不是一条坦途。有这样一组数据：人脑组成单元神经细胞数量达上千亿，与银河系已知星体总数相当；而作为神经细胞的连接点“突触”数量，又是神经细胞的1000倍，静态时长度之和达18万公里，足以绕地球四圈，动态时每秒完成千万次实时链接……“这个基础研究似乎是无尽的，怎么应用到智能产业中，出现新智能技术转机呢？”张旭说。
目前，我国确立了战略性先导科技专项——“脑科学前沿与交叉研究：脑功能连接图谱研究计划”，中国研究人员正在尝试使用一种特殊染料，染色后不同动态的神经元突触呈红绿双色显像，以此了解人脑在感知觉、学习记忆、情绪、抉择等重要功能的活动情况。在学科边际日益模糊的当下，以脑科学为主体的生命科学研究，在探索人体奥秘的同时，也将为机器人领域带来重要推动力。
张旭介绍，无论我们有什么样的感觉，无论是听视、疼痛、温度等等，都要通过海马到达皮层，通过稳定的神经网络环路，最终分别在不同的脑区里形成不同的感觉。这种感觉会互相影响。一个个神经环路，相应组成复杂的神经网络，这种链接虽然在细节上是无限的，但在结构上是有限的，研究它的意义，对机器人智能系统的设计，很有启发。
2012年6月，《纽约时报》 披露了Google Brain项目，吸引了公众的广泛关注。研究小组用16000个CPU中心的并行计算平台训练一种“深层神经网络”，正是来自脑科学研究成果，在语音识别和图像识别等领域获得了巨大的成功。不久前的浦江创新论坛上，大屏幕上展示了一张孩子垂手握住网球拍的图片，微软公司研究院主任邓立正在展示受人脑研究启发而来的深度学习技术，令冰冷的机器可以比人更快、也更准确判断图片中的人究竟是正在打球还是仅仅持拍。这意味着人工智能在向大脑靠拢的道路上进了一大步。
研发从“脑”到“身体”
生命科学融入机器人前沿技术中，远不止于对机器人“脑”的研发，连“身体”都开始接管。越来越多科学家开始探寻生物机电三位一体的技术发展道路，中国研究人员已经做出许多探索。
上海交大机器人研究所教授朱向阳介绍，浙江大学研发的人工控制器安装在老鼠身上，活生生的老鼠会按照人工指令行走。这样的研究正在全球多处进行，也为人类对未来机器人的设计增添了很多可能，科学家需要完善控制技术，以及解决机械电子与生物体之间的融合、能源等问题。
由于科学伦理所限，直接将控制器与人体整体相连的设想难以实现，但将其移植应用于医疗领域，帮助肌肉骨骼完好、仅神经系统受损的腿伤患者恢复行走能力，这一技术应用正逐渐成真。这些实践和探索都将反过来促进人类对生命体控制技术的研究，从另一个方向突破，占据机器人研发的高地。
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