人類,離「阿凡達」還有多遠?

摘要

在終結者之前,「遠程操控」機器人可能是更現實的路徑。

1981 年,年輕的詹姆斯·卡梅隆做了一個奇怪的夢,他夢見自己被機器人追殺,幾年后,他將夢境搬上大銀幕,以《終結者》這一形象征服了全世界觀眾,而在多年后回憶自己的創作動機,他說道:

「機器是我們的夢想,也是噩夢,問題在于,人類和機器能否共同打造未來?」

這個問題直到今天仍然沒有定論,但卡梅隆以自己的方式給出了一個方向——在創作影片《阿凡達》的過程中,「將人類智力注入遙控的生物身體中」(即所謂的「化身」)這一概念成為整個故事的核心。

也指出了人與機器人,在未來世界共存的另一種可能性。

近日,由日本全日空(ANA)贊助的機器人賽事 Avatar XPRIZE,旨在全球尋找以人類智慧,遠程操控機器人的「阿凡達機器人」的優秀團隊。如果團隊能使用「化身」完成數十項挑戰,則有機會獲得千萬美元大獎。

獎金或許只是獎勵,但是團隊的嘗試,或許會成為人類「阿凡達」之路重要的一環。

更「接地氣」的機器人大賽

與 DARPA 的機器人大賽不同,盡管 XPRIZE 也通過面向全球的比賽推動技術發展,但其展開的比賽卻圍繞氣候環境變化、糧食危機、熱帶雨林保護等領域。

本次面向機器人領域的 Avatar XPIZE 也和 DARPA 的機器人比賽有所不同,目的是尋找能夠將人類感官、行為和存在實施部署至遙遠地點的化身系統(即 Avatar),從而打造出聯系更加緊密的世界。

顯然,這樣的目標相較于更加科幻的 AI 機器人來說顯得更接地氣。

正如其首席執行官 Anousheh Ansari 所說:「當某地出現危機時,另一個國家的人足不出戶就能為其提供援助?!惯@種虛擬化身的方式將解決現實世界的問題,正是這種特殊之處讓 Avatar XPRIZE 具有更貼近當前產業結合的現實意義。

正如大賽名稱所代表的含義,該比賽更多地強調機器人是一種化身,而不是一種工具。操作員將需要能夠識別,他們的機器人正在觸摸的物體,聽到機器人聽到的聲音,看到機器人看到的畫面,并需要通過溫度傳感感知溫度——這也是為何你會看到參賽隊伍都在采用類似頭戴式 VR 設備的重要原因。

其次,XPRIZE 將使用模擬的「高質量」網絡連接,其中「可靠性、帶寬、延遲和抖動將代表最佳可用的公共互聯網服務」。很難說如果 DARPA 機器人大賽團隊能夠使用可用的最佳公共互聯網服務,他們的效率會提高多少,但對于使用了 VR 設備,追求盡可能高同步率的 Avatar XPRIZE 比賽來說,網絡質量相較于 DARPA 大賽會更勝一籌。

還有一點值得注意,參賽隊伍必須在 20 分鐘或更短時間內完成設定的目標,這實際上也變相增加了難度。

如此一來,你或許能明白,Avatar XPRIZE 不僅在考驗參賽隊伍設計出的機器人的靈敏度和多功能性,還對隊伍的熟練度提出了很高的要求。這些都暗示了比賽項目一旦能夠實現,將對現實具有的重要意義,而當我們再從一些參賽隊伍的作品細節觀察,又能進一步看到這項比賽的特殊之處。

從現實世界尋找「未來之路」

作為一項人機協作的賽事,Avatar XPRIZE 設定的任務看起來較基礎但多樣化,不僅僅是針對災難場景,還有很多看似非常日常的任務目標。并且,現場也會給出其他的任務要求,雖然整體來看,這些項目難度并不大,但要在特定時間內完成卻顯得更加復雜,以下是此前在比賽時的目標項目,從中我們也可一窺該比賽的特點:

這些動作每一項看起來都很尋常,但綜合在一起卻體現出在特定場景中的復雜性,而一旦能夠操控機器人快速完成,就意味著參賽隊伍能夠讓機器人在一些特殊場景發揮出實際作用。

例如 2021 年半決賽中獲得第一名的 NimbRo 團隊,這個來自德國波恩大學自主智能系統實驗室的設計出的機器人,由一個操作員站點和一個可移動化身機器人組成。

德國波恩大學自主智能系統實驗室的 NimbRo 在進行比賽|IEEE

機器人有一個類似人類的上半身、兩條手臂和完整的五個指頭的雙手,頭部則裝備有廣角攝像頭、麥克風陣列,和展示操作員面部表情的顯示器。

在遠程操控過程中,機器人能將操作員的面部表情和聲音實時同步到現場,這一過程借由 VR 頭戴設備內的多顆攝像頭和眼球追蹤技術得以實現,而其頭部和手部動作則會被捕捉并傳輸給機器人,操作員通過 VR 設備控制器以及手部操控裝置來「化身」成機器人完成各種動作。

NimbRo 團隊在操控機器人|IEEE

NimbRo 團隊指出,操作者可以通過手腕上的力-扭矩傳感器,來感受化身機器人手掌抓握時的力度,也能通過電機的電流感應刺激,感受到手指的細微觸感。

利用這套設備,在半決賽時,NimbRo 機器人完成了包括煮咖啡、下棋、玩拼圖游戲,測量高血壓、體溫、血氧飽和度等操作,還幫助需要幫助的人穿上夾克,這都讓這臺機器人在疫情之后的當下具有更大的現實意義。

類似的,由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)研發的 Avatrina 機器人也將 VR 技術與機器人技術進行融合,通過操控人員的 VR 設備來實現機器人的實時動作。

Avatrina 配備了視覺和聽覺系統,可以讓遠程操控人員和機器人面前的人進行溝通,而機器人也能通過頭部的平板電腦(即機器人的臉)看到機器人面前的一切。

在很多團隊看來,這種機器人與 VR 技術結合的方式,讓人類距離未來世界更進一步。相較于其他實現方式,該領域面臨的問題并不那么致命,比如網絡延遲、VR 設備的分辨率和視角不夠高、化身機器人不夠靈活等,這些都是會隨著時間推移逐漸解決。

更重要的是,這種通過人來遠程操控機器人的方式,在日益嚴重的「AI 取代人類」焦慮中,找到了另一種解決辦法。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校團隊的 Avatrina 機器人|IEEE

想象一下,當獲勝團隊能夠結合最先進的技術,讓任何未經培訓的操作員在非常短時間訓練之后,遠程操控 100 公里外的化身機器人,在特定環境中完成從簡單到復雜的各種任務,就將顛覆商業領域的部分工作形式,如商場引導、酒店服務、景區旅游、產品銷售等,均可以在人們足不出戶的情況下完成,并節約大量資源。

正如伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校計算機科學教授 Kris Hauser 所說:「虛擬體驗不會完美替代所有面對面的互動,但即使我們可以替代 50% 的出行,這仍然是時間、成本和能源消耗方面的巨大勝利?!?/p>

「阿凡達」照進現實

在機器人研究中,具有自我決策能力的 AI 機器人作為當下最熱門的話題時常登上熱搜,也伴隨「AI 取代人類」的焦慮被不斷討論,但實際情況或許并非如此。

如今的我們可以看到,無論是深空之中的太空艙機械臂,還是家庭當中的機器人助手,人類通過遠程控制機器人完成一些特定工作早已成為現實,而 Avatar XPRIZE 的目標則是再向前一步,讓機器和人的結合更加緊密。

「疫情期間,一些可遠程操控的機器人,已經被用于為隔離在家的患者提供遠程醫療服務,與親人交流,通過遠程操控還可以完成噴灑藥物,或者紫外線消毒等任務。而更進一步,他們還出現在手術操作、爆炸物處理甚至太空探索中?!乖?Kris Hauser 教授眼中,這類機器人依然是應對老齡化的重要工具,正如他所說:

化身機器人即將出現的最大機遇之一是家庭保健。由于人口老齡化,美國到 2035 年將會出現超過 100 萬的家庭保健助理缺口。老年人需要的很多幫助都是相當常規的,如果你可以在半夜登錄機器人的虛擬化身花 10 分鐘來幫助他們,而不必聘請全天候護理,那么對很多家庭來說將是一個巨大的幫助?!?/p>

更實際一些的應用在于,化身機器人與我們如今常見的商用 AI 機器人還能相互結合,實現 1+1>2 的效果。

挪威的HALODI機器人|HALODI

總部位于挪威的機器人公司 HALODI,其生產的商用人形機器人,可以使用 AI 執行諸如門迎、超市導購等預編程服務。

而當它需要完成那些超出預編程范圍內的服務,例如為人開門、撿拾物品等內容時,位于后端的操作員便可以通過接入 VR 設備接管機器人,通過獲得機器人的視線內容、聽到機器人聽到的聲音,為機器人面前的人提供對應的服務和操作。

這種結合的方式不僅不會讓人失業,還能極大減輕人們的工作負擔?;谶@種方式,HALODI 的機器人已在挪威落地商用,并成為部分醫療機構的「特殊服務生」。

從某種意義上看,機器人技術的發展和現在正火的自動駕駛類似,終極目標是 L4-L5 級別的完全自動駕駛汽車。但是,真正要達到這個目標,仍然需要很長的路要走。在此前之前,人類駕駛員依然是主角。

在科學家能夠研發出「終結者」一樣的通用 AI 型機器人之前,使用 VR 等方式,將遠方的人類作為操作和決策主體,可能是未來機器人發展的重要變量,和非??尚械姆绞街?。

而 Avatar XPRIZE 大賽所展示的,則是人類向「阿凡達」機器人方向的努力。

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