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第一次走進(jìn)陌生場所，無需開展細(xì)粒度的建圖，基于內(nèi)在的空間地圖并融合少量的環(huán)境信息就可以實(shí)現(xiàn)靈活導(dǎo)航——這種人類和動物與生俱來的能力，科學(xué)家稱之為“空間智能”。如何讓機(jī)器人也擁有這種本領(lǐng)，一直是全球具身智能領(lǐng)域的核心難題。

5月22日，西北工業(yè)大學(xué)人機(jī)物融合智能計(jì)算團(tuán)隊(duì)在這一方向上取得進(jìn)展，其綜述論文被《自然》子刊《自然綜述：電氣工程》錄用。團(tuán)隊(duì)提出的“類腦認(rèn)知導(dǎo)航”框架，試圖讓機(jī)器人像動物一樣，在未知環(huán)境中理解空間、調(diào)用經(jīng)驗(yàn)并做出靈活決策。

“現(xiàn)在的機(jī)器人看起來很聰明，其實(shí)很‘迷糊’?！蔽鞅惫I(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授郭斌告訴記者。傳統(tǒng)機(jī)器人導(dǎo)航遵循“建圖—定位—規(guī)劃—控制”的固定流程，就像一個(gè)人拿著紙質(zhì)地圖走路，地圖上沒有標(biāo)的路就不會走。這種方式在倉庫、工廠等結(jié)構(gòu)化場景通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練尚能應(yīng)付，而一旦環(huán)境和場景發(fā)生變化，機(jī)器人就會瞬間“失智”。“說到底就是泛化能力差?！惫笳f，“環(huán)境一變，它就不知道怎么走了。”

團(tuán)隊(duì)從動物身上尋找解決辦法。郭斌以老鼠走迷宮為例向記者解釋，老鼠不會記住每一個(gè)拐角，而是抓住幾個(gè)關(guān)鍵地標(biāo)，在大腦中形成記憶和抽象知識，構(gòu)建“認(rèn)知地圖”，下次遇到類似環(huán)境，還能把舊經(jīng)驗(yàn)和記憶拿過來用。

“動物會認(rèn)路，靠的不是記性好，而是會總結(jié)、會聯(lián)想、會活用。”郭斌解釋道，基于這一思路，團(tuán)隊(duì)將動物認(rèn)路過程中的地標(biāo)識別、經(jīng)驗(yàn)記憶和靈活決策能力逐一拆解，轉(zhuǎn)化為低成本、高泛化的類人機(jī)器人導(dǎo)航框架。

這個(gè)框架包含四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：多模態(tài)融合感知，讓機(jī)器人融合運(yùn)動、姿態(tài)、環(huán)境信號，更精準(zhǔn)地判斷自己在空間中的狀態(tài)；預(yù)測式表征，讓機(jī)器人不僅知道“我在哪”，還能預(yù)判“前面會遇到什么”；記憶復(fù)用，把走過的路轉(zhuǎn)化為分層抽象、可遷移的知識，到了陌生環(huán)境也能“舉一反三”；分層規(guī)劃，先確定大方向再細(xì)化具體路徑，讓機(jī)器人“帶著思考走路”。郭斌告訴記者，這四項(xiàng)技術(shù)共同作用，使機(jī)器人從“被動執(zhí)行”走向“主動思考”。

目前，團(tuán)隊(duì)正與多家單位開展技術(shù)轉(zhuǎn)化及應(yīng)用工作。郭斌介紹，老年健康陪伴、復(fù)雜環(huán)境作業(yè)、災(zāi)難應(yīng)急救援等場景的共同特點(diǎn)是動態(tài)、未知、充滿變數(shù)，它們一直是機(jī)器人技術(shù)落地的“最后一公里”難題?！邦惸X認(rèn)知導(dǎo)航”框架賦予了機(jī)器人在未知與動態(tài)環(huán)境中自主感知、決策與行動的能力?！案嗟叵蛉祟惡蛣游锛橙≈腔郏瑢⑹沟脵C(jī)器人真正具備走進(jìn)復(fù)雜真實(shí)世界的潛力。”郭斌說。