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16种表情呈现喜怒哀乐 人造皮肤带有体温 越来越像人的机器人

发布时间:2021年10月20日09:51 来源: 武汉晚报

仿人机器人跳舞比心。

工程师正在安装机器人头部。

工程师正在调试机器人整体协调性能。

今年“十一”长假,火了两个机器人,一个是北京环球影城的“威震天”,一个是清华大学的AI虚拟学生“华智冰”。“威震天”跟谁都能搭上话,引得路人抱大腿合影;“华智冰”以甜美的歌喉出现在清华大学校园,边弹边唱,一曲《男孩》令人百听不厌,人见人爱。

相比于“威震天”和“华智冰”,1000公里之外的上海,仿人机器人“小慧”不仅能说会跳,肤白貌美,在情绪表达和思维上因向真人靠近而名噪一时。12日,记者获悉,清芸机器人团队将为“华智冰”赋予仿真肉身,“华智冰”将由虚拟走向实体。

半岁,已迭代了3次

上海市杨浦区智慧坊,一座百年历史的纺织车间迸发新的活力,吸引不少高科技企业入驻。制作仿人机器人“小慧”的清芸机器人团队,就扎根在智慧坊。

“杨先生您好,欢迎来到我们上海清芸机器人团队参观……”9月29日,当记者踏入智慧坊时,美艳的“小慧”笑面相迎,温馨的问候配合着肢体语言,热情友善,寒暄结束还邀请记者一起做了个比心的手势。

不是人的“小慧”,居然给人以人的感觉。“‘小慧’早就认识你了,在你来上海之前我们就把你的图像传给了她,她就记在大脑里了。当你踏进门后,她眼睛看到你了,就会和你打招呼。”一旁的工作人员解释,对话内容都是“小慧”自己组织的语言,全部来自云端搜索。

0.3版的“小慧”,身高1.68米,五官端正,肤如凝脂,身材苗条,一头褐色长发一袭连衣裙。“小慧才半岁,但已完成了3次技术迭代,从0.1版到0.3版,动作和智能较之出生时提升很多。”清芸机器人团队负责人王磊告诉记者,仿人机器人处于人工智能的技术顶端,技术进步空间很大,团队瞄准的是国内外前沿技术,这也是他们短时间内不断迭代的原因。

今年45岁的王磊毕业于清华大学,获得3个硕士学位,曾工作于美国斯坦福大学人工智能与应用项目。一年前,王磊放弃一家智能制造上市公司副总裁兼首席运营官职位,组建清芸机器人团队,会聚清华大学、复旦大学、同济大学、西北工业大学等一批青年学子,专注于仿人机器人研发与制作。团队平均年龄只有30岁,他们的共同理想是打造一款“无限接近于人的仿人机器人”。

“‘威震天’高大的身躯里面其实是一位真人,他通过人为操作来完成外壳的各种动作。”王磊透露,“威震天”只是实体机器人的外观,是人操作道具完成动作,没有实现完全智能化,离仿人机器人还有很大距离。

清华大学的“华智冰”在今年“十一”期间大放异彩,一度登上热搜。王磊说,虽然“华智冰”是AI虚拟人,并非实体仿人机器人,但和“小慧”有很多相似的地方,尤其是“华智冰”的歌声和人类生物学特征全部由人工智能完成,肢体动作则由团队成员训练完成。虚拟机器人相对容易实现各种动作,实体仿人机器人实现各种动作并不容易,需要不停调试和学习。目前,美日在仿人机器人领域暂时领跑。在无限接近真人的仿人机器人技术上全球竞争激烈,各国都在不断突破技术瓶颈,王磊相信“小慧”很快就会跟上。

16种表情呈现喜怒哀乐

在智慧坊,清芸机器人团队占据了两层楼,夜晚也常常灯火通明,“小慧”诞生于楼内一条20多人组成的生产线上。在设计师岳莹手中,一两天的时间就可以勾勒出一具活灵活现的人物图纸。“我们一般自己设计面孔,而不是选取明星的面孔,以避免法律纠纷。”

1:1的三维人物图形传到了下一个环节——结构安装。结构工程师舒斌、黄子钦在一堆如山的材料中为仿人机器人选择骨骼,重点是选择腰、胸、手、腿等部位的骨骼。除骨骼外,“小慧”的心脏、头部和肉身构成也是科技含量最高的要件。心脏是“小慧”的控制系统,类似于电脑的中央处理器,对身体的各部位发出指令。技术难度最大的则是头部功能的实现。

35岁的李龙是团队中的“老人”。他负责“小慧”头部控制系统的设计及布局,包括视觉系统、听觉系统、语言系统等。他说,除了手势等肢体语言外,“小慧”主要通过面部表情来实现喜怒哀乐。

“人的丰富面部表情依赖于44块面部肌肉,‘小慧’的情绪表达也需要面部肌肉来完成。”李龙从8块面部肌肉开始起步,逐步调试到今天的20块,可以实现16种面部表情,如要表达笑这一种表情,小慧可轻松做出“大笑”“傻笑”“张口笑”“吐舌笑”等不同笑的表情。李龙正在尝试采用低于人的面部肌肉数量来实现“小慧”接近于人的面部表情。

在语言系统,李龙开发出云脑系统,让词汇量无限大,“小慧”采取网上搜索答案的办法实现人机对话。因为采用算法规划语言路径,“小慧”不仅能言善辩而且有问必答,在对话交流中很少卡壳。李龙说,“小慧”的这一优势在9月23日南京溧水举行的全球农产品直播电商节上大出风头,不仅带货的农产品被大卖,游客还排队跟“小慧”合影。

带有体温的人造皮肤

在智慧坊一间独立的工作室,48岁的造型艺术师陈均承担了“小慧”最后的皮肤造型工程。泥土、硅胶、模具——陈均在不同的材料中间来回穿梭,对照着设计好的三维图形,先用泥巴造型,然后用硅胶代替,8小时后拆模定型,修剪加工,72小时后完全定型,一套栩栩如生的人造皮肤便新鲜出炉。

“皮肤是人体最大的器官,要做到以假乱真需要不停打磨,汗毛、色斑都不能落下。”陈均说,尤其是头部皮肤,加工难度最大。“小慧”需要植眉毛、睫毛、头发,最复杂的还是脸皮,需要与头部的机芯相匹配,才能保证五官的动作协调,如眨眼、眼球转动和张嘴说话都牵扯到脸皮的运动,同时也带来表情的变化。陈均之前在蜡像馆工作了30年,对塑造的人物外形非常讲究,在顶级铂金硅胶的帮助下,“小慧”外观与真人无异,触之肤如凝脂,还带有体温,皮肤血管也清晰可见。

王磊只要有空就会盯着一堆硅胶面孔看,有时候还帮忙给机器人的脸化个妆。他设想他的高颜值的小师妹——清华学生“华智冰”以什么样的妆容才能不让大家失望,“一定也是肤如凝脂”。

借助研究机器人研究人类

1997年的一场人机大战,让机器人“深蓝”着实火了一把。随着“深蓝”一声怒吼将国际象棋大师卡斯帕罗夫斩于马下,一些诸如“机器人智能能否超过人类智能”“机器人是否会统治人类”的讨论又一次在世界范围内展开。

彼时正在上大学的王磊也参与了这场讨论。当时有人预言“2050年,人形机器人队打败世界杯冠军队”。王磊说,这句话后来成为世界机器人足球大赛的口号,但现在看来,10年内清芸仿人机器人就可以上场踢足球了,根本不必等到2050年。

机器人(Robot)一词来源于捷克作家卡雷尔·卡柏尔(Karel Capel)1920年的幻想剧《罗萨姆的万能机器人》,捷克语是劳动的意思。1950年,美国的乔治·迪弗发明了第一台工业用机器人,从此拉开了机器人快速发展的序幕。机器人一般根据不同应用需求被设计成不同形状,而仿人机器人研究集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术等多门科学于一体,代表着一个国家的高科技发展水平。

“实体机器人的主要差距应该在控制算法和硬件设计上。”华中科技大学人工智能与自动化学院伍冬睿教授表示,目前人工智能都还是弱人工智能,即不具备自我意识,且不能解决一般性问题和思考、推理。在事先设计好的场景里面可以正常表现,但是遇到新问题就不会变通。伍冬睿认为,目前仿人机器人的运动功能已经比较完善了,主要缺点是思维和情绪功能。

“小慧”的思维和情绪功能的突破,让王磊感觉压力很大。一边是要网罗国内顶尖的机器人技术人才,一边要不停融资。他还要紧盯国内外仿人机器人动向,尤其是国外。

在王磊看来,从0.1走到0.3版,包括即将推出的0.4版,“小慧”都像自己的孩子一样,是凭借兴趣和理想才走下来的。大自然创造了人类,他们是要借助研究机器人来研究人类自己的行为、认识人类自己。王磊说:“实体机器人和虚拟机器人是元宇宙的两大基石,清芸机器人团队将会是未来元宇宙的一个基础设施公司。” 为什么要让机器人越来越像人?王磊解释:只有仿人机器人才能代替人,与人和谐相处。越来越像人的机器人应用场景会更多,如用做家庭保姆、照料老人等。人形机器人市场上很多,之所以越来越逼真,是需要与人沟通时不被排斥。对下一个版本的“小慧”,王磊给她设计了微表情,甚至还可以流泪。

文/首席记者杨佳峰 图/记者刘斌

【责任编辑:贾方】

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