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| 本文作者： 叢末 | 2019-04-05 09:57 | 專(zhuān)題：IJCAI：國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議 |
雷鋒網(wǎng) AI 科技評(píng)論按：IJCAI（國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)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(huì)議之一，隨著近年來(lái)人工智能的熱度日益攀升，原本僅在奇數(shù)年召開(kāi)的 IJCAI 自 2015 年開(kāi)始變成每年召開(kāi)。今年，萬(wàn)眾矚目的 IJCAI 也將如約而至，將于 8 月 10 日至 16 日在中國(guó)澳門(mén)隆重召開(kāi)。
特邀報(bào)告（Invited Talks）作為 IJCAI 最受關(guān)注的環(huán)節(jié)之一，隨著會(huì)議的臨近，特邀講者名單也在相繼公布中。應(yīng) IJCAI 組委會(huì)的邀請(qǐng)，索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室主席兼 CEO 北野宏明博士（Hiroaki Kitano）將蒞臨 IJCAI 大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，帶來(lái)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(bào)告。
北野宏明博士不僅在機(jī)器人領(lǐng)域成果豐碩，被譽(yù)為人工智能和機(jī)器人領(lǐng)域的大師級(jí)人物，在系統(tǒng)生物學(xué)領(lǐng)域也有著舉重若輕的開(kāi)創(chuàng)性地位。
北野宏明，索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guó)際基督教大學(xué)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)，1991 年獲得日本京都大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專(zhuān)業(yè)的博士學(xué)位。1993 年，北野宏明博士就加入了索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Sony CSL），期間的代表性作品包括索尼寵物型機(jī)器人 AIBO 和類(lèi)人機(jī)器人 QRIO。同時(shí)，他還是 RoboCup 機(jī)器人世界杯賽的提出者，并曾擔(dān)任 RoboCup 聯(lián)盟第一任主席。此外，他還在 2001 年創(chuàng)立了非營(yíng)利組織系統(tǒng)生物學(xué)研究所（SBI）并擔(dān)任主席至今，曾于 2009 年至 2011 年擔(dān)任 IJCAI 主席、2016 年至 2018 年擔(dān)任人工智能&機(jī)器人世界經(jīng)濟(jì)論壇理事會(huì)委員。他獲得的重要獎(jiǎng)項(xiàng)包括 1993 年 IJCAI「計(jì)算機(jī)與思想獎(jiǎng)」（Computers and Thought Award）、2009 年「自然杰出導(dǎo)師獎(jiǎng)」（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(dāng)時(shí)剛成立 6 年的索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（索尼 CSL），迄今為止的 20 多年時(shí)間里，索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室一直都是北野宏明博士在人工智能以及機(jī)器人領(lǐng)域研究的主要陣地。
加入索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室后，北野宏明博士也開(kāi)始參與到索尼寵物型機(jī)器人 AIBO 的研發(fā)中，在當(dāng)時(shí)還僅重視精密地機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域，便提出了機(jī)器人獨(dú)立思考、與人類(lèi)共存的理念。
1999 年，北野宏明博士正式推出 AIBO，該機(jī)器人率先搭載了人工智能技術(shù)，不僅能模仿狗的一些動(dòng)作，并在當(dāng)時(shí)已經(jīng)具備了自我學(xué)習(xí)能力：隨著與用戶(hù)相處時(shí)間變長(zhǎng)，能識(shí)別用戶(hù)的一些表情并做出回應(yīng)。這款產(chǎn)品在當(dāng)時(shí)一經(jīng)推出便銷(xiāo)售一空，讓機(jī)器人邁向了普通家庭，也彰顯了索尼當(dāng)時(shí)在人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
而后，北野宏明博士開(kāi)始對(duì) AIBO 進(jìn)行改進(jìn)，于 2003 年推出了類(lèi)人機(jī)器人 QRIO 。這款機(jī)器人不僅可以與人互動(dòng)，還能跳舞、唱歌甚至踢足球，這些功能就對(duì)機(jī)器人的精密性以及靈活性提出了非常高的設(shè)計(jì)要求。為此，北野宏明博士為該機(jī)器人設(shè)計(jì)了 38 個(gè)自由度，包括頭部 4 個(gè)、軀干 2 個(gè)、臂部 10 個(gè)，手部 10 個(gè)，腿部 12 個(gè)；同時(shí)還為其搭載了兩個(gè)小型的 CCD 彩色攝像頭（110000px）和多個(gè)麥克風(fēng)的傳感器。
機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，QRIO 的軀干中含有一個(gè)三軸加速度計(jì)和陀螺儀，每只腳上各有一個(gè)兩軸加速度計(jì)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(gè)麥克風(fēng)來(lái)檢測(cè)聲音的方向并抑制電機(jī)噪聲。
值得一提的是，QRIO 機(jī)器人擁有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的集成了多種運(yùn)動(dòng)能力的「實(shí)時(shí)綜合自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)」（Real-time Integrated Adaptive Motion Control System），其包含了負(fù)責(zé)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(dòng)作控制的模塊。它在平整地面上的最快步行速度可達(dá) 20m/min，在不平整的地面上可達(dá) 6m/min。2004 年，QRIO 機(jī)器人還在一場(chǎng)兒童音樂(lè)會(huì)中指揮東京愛(ài)樂(lè)交響樂(lè)團(tuán)進(jìn)行了貝多芬第五交響曲的彩排表演。
在機(jī)器人研究史上，QRIO 機(jī)器人算得上是能夠與名噪一時(shí)的 ASIMO 機(jī)器人齊名的類(lèi)人機(jī)器人，而它的開(kāi)發(fā)者——北野宏明博士也被視為人工智能和機(jī)器人的重量級(jí)大師。
作為人工智能和機(jī)器人領(lǐng)域的大師級(jí)人物，北野宏明博士的目光自然不會(huì)僅僅鎖定索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室所取得的研究成果。他認(rèn)為人工智能領(lǐng)域應(yīng)該開(kāi)展有著大目標(biāo)的全球化研究項(xiàng)目，并沿著這一思路提出了 RoboCup 機(jī)器人世界杯賽。同時(shí)，北野宏明博士還為這個(gè)項(xiàng)目設(shè)置了一個(gè)目標(biāo)：到 2050 年，要組建一支完全智能化的類(lèi)人機(jī)器人去奪取國(guó)際足聯(lián)世界杯的冠軍。
機(jī)器人足球賽是在動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境下對(duì)人工智能的考驗(yàn)，涉及到了多個(gè)人工智能、機(jī)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(diǎn)。
RoboCup 涉及到的研究領(lǐng)域包括智能機(jī)器人系統(tǒng)、 多智能體系統(tǒng)、實(shí)時(shí)模式識(shí)別與行為系統(tǒng)、 智能體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)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(lái)說(shuō)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(shí)時(shí)識(shí)別、規(guī)劃和推理；（4）在 動(dòng)態(tài)環(huán)境中推理和行動(dòng)；（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）策略獲取；（9）通用的 認(rèn)知模型。
挑戰(zhàn)方面，RoboCup 所設(shè)置的挑戰(zhàn)則更大，也更長(zhǎng)期，主要分為三類(lèi)：（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(kāi)發(fā)的技術(shù)；RoboCup 物理智能體挑戰(zhàn)的意圖是促進(jìn)使用實(shí)際機(jī)器人的研究，因此需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成每一項(xiàng)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(gè)關(guān)于 RoboCup、人工智能和機(jī)器人學(xué)的總的基礎(chǔ)組織。
1997 年，首屆 RoboCup 機(jī)器人世界杯賽及會(huì)議在日本的名古屋舉行，40 多支機(jī)器人組成的參賽隊(duì)伍彼此之間展開(kāi)桌面足球的較量，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人足球隊(duì)擊敗人類(lèi)足球世界冠軍的夢(mèng)想邁出了第一步。而在同一年，IBM 的深藍(lán)機(jī)器人擊敗了人類(lèi)國(guó)際象棋冠軍，實(shí)現(xiàn)了歷史上首個(gè)成功在標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際象棋比賽中打敗人類(lèi)世界冠軍的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；NASA 的「火星探路者」飛行器及其配置的自主移動(dòng)機(jī)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(jī)器人研究史上不平凡的一年，而 RoboCup 機(jī)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(shí)至今日，RoboCup 機(jī)器人世界杯賽已經(jīng)發(fā)展為一項(xiàng)國(guó)際性的賽事，不僅得到了學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，一些有影響的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議如 IJCAI、IROS、Agent、ICMAS、AAAI 研討會(huì)、JSAI 研討會(huì)等都安排了這方面的專(zhuān)題討論，RoboCup 也為自身增加了學(xué)術(shù)會(huì)議部分，以推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的進(jìn)展，為機(jī)器人學(xué)、人工智能、 多智能體系統(tǒng)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等其他交叉或前沿學(xué)科提供了一個(gè)理想的仿真和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
在人工智能和機(jī)器人的研究過(guò)程中，北野宏明博士還意識(shí)到人工智能本質(zhì)上是自然界進(jìn)化的衍生品，他更需要學(xué)習(xí)的還是進(jìn)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(kāi)始研究在上世紀(jì) 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(lái)突破口。對(duì)于二者之間的內(nèi)在聯(lián)系，他表示：
顯而易見(jiàn)，人類(lèi)智能可能無(wú)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(shí)候，就必須開(kāi)發(fā)人工智能系統(tǒng)，以協(xié)助人類(lèi)進(jìn)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(huì)最終轉(zhuǎn)化為人類(lèi)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(duì)一組與特定生物學(xué)過(guò)程相關(guān)的分子組件，用高通量實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定它們?cè)隗w內(nèi)含量的動(dòng)態(tài)變化，并通過(guò)建立數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)模型來(lái)試圖模擬這些變化對(duì)細(xì)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(shí)驗(yàn)裝置、先進(jìn)軟件和分析方法等眾多方面取得突破。
在計(jì)算機(jī)科學(xué)以及物理學(xué)方面擁有扎實(shí)基礎(chǔ)的北野宏明博士，也憑借其優(yōu)勢(shì)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(kāi)創(chuàng)性意義的人物。2000 年，他創(chuàng)立了非營(yíng)利組織系統(tǒng)生物學(xué)研究所（SBI），在其對(duì)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(duì)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(lèi)認(rèn)知的本質(zhì)。人工智能在經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和培訓(xùn)后，可以成為人類(lèi)克服認(rèn)知過(guò)程中某些弱點(diǎn)的解決方案之一，從而實(shí)現(xiàn)高效、有組織的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。我們的終極目標(biāo)是開(kāi)發(fā)這樣的人工智能系統(tǒng)：它能夠進(jìn)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(lái)有一天可以取得能夠獲得諾貝爾獎(jiǎng)及更高獎(jiǎng)項(xiàng)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(xiě)成了世界上第一本有關(guān)系統(tǒng)生物學(xué)的圖書(shū)——《系統(tǒng)生物學(xué)基礎(chǔ)》。該書(shū)對(duì)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(kāi)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(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)、基于實(shí)驗(yàn)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(xì)胞仿真和系統(tǒng)水平的分析這五個(gè)中心主題進(jìn)行詳細(xì)解說(shuō)，被視為現(xiàn)代意義上系統(tǒng)生物學(xué)的開(kāi)山之作、「系統(tǒng)生物學(xué)」領(lǐng)域的經(jīng)典圖書(shū)。
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參考資料：
《發(fā)展型機(jī)器人：由人類(lèi)嬰兒?jiǎn)l(fā)的機(jī)器人》，安吉洛·坎杰洛西（Angelo Cangelosi）著，機(jī)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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