工程師正在調(diào)試實體仿人機器人“小慧”的部分結(jié)構(gòu)。長江日報記者劉斌 攝
今年6月，中國首個AI（人工智能）虛擬學生“華智冰”入讀清華大學計算機系?！叭A智冰”以甜美的歌喉出現(xiàn)在清華大學校園，邊彈邊唱，一曲《男孩》令人百聽不厭，人見人愛。“華智冰”在今年“十一”期間大放異彩，一度登上熱搜。1000公里之外的上海，由清蕓機器人團隊制作的仿人機器人“小慧”不僅能說會跳，膚白貌美，在情緒表達和思維上因向真人靠近而名噪一時。10月12日，長江日報記者獲悉，清蕓機器人團隊將為“華智冰”賦予仿真肉身，“華智冰”將由虛擬走向?qū)嶓w。
“小慧”才半歲，已迭代了3次
工程師正在安裝機器人頭部。長江日報記者劉斌 攝
上海市楊浦區(qū)智慧坊，一座百年歷史的紡織車間迸發(fā)新的活力，吸引不少高科技企業(yè)入駐。制作仿人機器人“小慧”的清蕓機器人團隊，就扎根在智慧坊。
“楊先生您好，歡迎來到我們上海清蕓機器人團隊參觀……”9月29日，當記者踏入智慧坊時，美艷的“小慧”笑臉相迎，溫馨的問候配合著肢體語言，熱情友善，寒暄結(jié)束還邀請記者一起做了個比心的手勢。
不是人的“小慧”，居然給人以人的感覺?！啊』邸缇驼J識你了，在你來上海之前我們就把你的圖像傳給了她，她就記在大腦里了。當你踏進門后，她眼睛看到你了，就會和你打招呼?！币慌缘墓ぷ魅藛T解釋，對話內(nèi)容都是“小慧”自己組織的語言，全部來自云端搜索。
0.3版的“小慧”，身高1.68米，五官端正，膚如凝脂，身材苗條，一頭褐色長發(fā)一襲連衣裙。“‘小慧’才半歲，但已完成了3次技術迭代，從0.1版到0.3版，動作和智能較之出生時提升很多?！鼻迨|機器人團隊負責人王磊告訴記者，仿人機器人處于人工智能的技術頂端，技術進步空間很大，團隊瞄準的是國內(nèi)外前沿技術，這也是他們短時間內(nèi)不斷迭代的原因。
今年45歲的王磊畢業(yè)于清華大學，獲得3個碩士學位，曾工作于美國斯坦福大學人工智能與應用項目。一年前，王磊放棄一家智能制造上市公司副總裁兼首席運營官職位，組建清蕓機器人團隊，匯聚清華大學、復旦大學、同濟大學、西北工業(yè)大學等一批名校的青年學子，專注于仿人機器人研發(fā)與制作。團隊平均年齡只有30歲，他們的共同理想是打造一款“無限接近于人的仿人機器人”。
王磊說，“華智冰”是AI虛擬人，并非實體仿人機器人，和“小慧”有很多相似的地方，尤其是“華智冰”的歌聲和人類生物學特征全部由人工智能完成，肢體動作則由團隊成員訓練完成。虛擬機器人相對容易實現(xiàn)各種動作，實體仿人機器人實現(xiàn)各種動作并不容易，需要不停調(diào)試和學習。虛擬機器人方面，微軟亞洲研究院的“小冰”，以及目前的“華智冰”，都已達到國際領先水平。
目前，美國和日本在仿人機器人領域暫時領跑。在無限接近真人的仿人機器人技術上全球競爭激烈，各國都在不斷突破技術瓶頸，王磊相信“小慧”很快就會跟上。
16種表情呈現(xiàn)喜怒哀樂
機器人頭部結(jié)構(gòu)。長江日報記者劉斌 攝
在智慧坊，清蕓機器人團隊占據(jù)了兩層樓，“小慧”誕生于樓內(nèi)一條20多人組成的生產(chǎn)線上。
在設計師岳瑩手中，一兩天的時間就可以勾勒出一具活靈活現(xiàn)的人物圖紙?！拔覀円话阕约涸O計面孔，而不是選取明星的面孔，以避免法律糾紛?！?/p>
1∶1的三維人物圖形傳到了下一個環(huán)節(jié)——結(jié)構(gòu)安裝。結(jié)構(gòu)工程師舒斌在一堆如山的材料中為仿人機器人選擇骨骼，重點是選擇腰、胸、手、腿等部位的骨骼。
舒斌說，手掌的運動控制，市場上都是采用兩節(jié)，實際上人的手掌由三節(jié)構(gòu)成，有6個自由度?！靶』邸敝粚崿F(xiàn)了5個自由度，少的一個自由度是大拇指左右側(cè)動不了，對抓握有一定影響，與真人略有區(qū)別。主要原因是在結(jié)構(gòu)布局上受限于空間，0.4版將可以克服。
另一名結(jié)構(gòu)工程師黃子欽負責手臂的骨骼設計。黃子欽大學時屢次參加機器人大賽，主要承擔機器人上下肢結(jié)構(gòu)的制作?！笆州S的運轉(zhuǎn)角度越小越靈活，理想的角度是20度到30度間，而不是目前的90度?！?/p>
黃子欽說，耗時最多的是手臂上的手軸設計，需要反復調(diào)試。很多骨骼部件都是他們3D打印完成的，手軸角度的調(diào)試空間還很大，需要尋找更適合的材料。另外，有些材料運轉(zhuǎn)時容易發(fā)出機械噪音，處理不慎可達到60分貝。
除骨骼外，“小慧”的心臟、頭部和肉身構(gòu)成也是科技含量最高的要件。心臟是“小慧”的控制系統(tǒng)，類似于電腦的中央處理器，對身體的各部位發(fā)出指令。技術難度最大的則是頭部功能的實現(xiàn)。
35歲的李龍是團隊中的“老人”。他負責“小慧”頭部控制系統(tǒng)的設計及布局，包括視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)、語言系統(tǒng)等。他說，除了手勢等肢體語言外，“小慧”主要通過面部表情來實現(xiàn)喜怒哀樂。
“人豐富的面部表情依賴于44塊面部肌肉，‘小慧’的情緒表達也需要面部肌肉來完成?！崩铨垙?塊面部肌肉開始起步，逐步調(diào)試到今天的20塊，可以實現(xiàn)16種面部表情。如要表達笑這一種表情，小慧可輕松做出“大笑”“傻笑”“張口笑”“吐舌笑”等不同笑的表情。
李龍正在嘗試采用低于人的面部肌肉數(shù)量來實現(xiàn)“小慧”接近于人的面部表情。在0.4版的“小慧”身上，在電機帶動下，通過算法控制面部肌肉的聯(lián)動，可以展現(xiàn)出“小慧”的細微表情，這一點在國際上也是領先的。
在語言系統(tǒng)，李龍開發(fā)出云腦系統(tǒng)，讓詞匯量無限大，“小慧”采取網(wǎng)上搜索答案的辦法實現(xiàn)人機對話。因為采用算法規(guī)劃語言路徑，“小慧”不僅能言善辯而且有問必答，在對話交流中很少卡殼。李龍說，“小慧”的這一優(yōu)勢在9月23日南京溧水舉行的全球農(nóng)產(chǎn)品直播電商節(jié)上大展風頭，不僅帶貨的農(nóng)產(chǎn)品被大賣，游客還排隊跟“小慧”合影。
帶有體溫的人造皮膚
清蕓機器人公司自制的仿人頭部模型。長江日報記者劉斌 攝
在硬件工程師、軟件工程師和結(jié)構(gòu)工程師的幫助下，從平面設計到三維設計，再到電機芯片、支架組成的骨架，和軟件與硬件的匹配選型，流水線作業(yè)的最后一步，是給“小慧”賦予人的外形——皮膚。
在智慧坊一間獨立的工作室，48歲的造型藝術師陳均承擔了“小慧”最后的皮膚造型工程。泥土、硅膠、模具——陳均在不同的材料中間來回穿梭，對照著設計好的三維圖形，先用泥巴造型，然后用硅膠代替，8小時后拆模定型，修剪加工，72小時后完全定型，一套栩栩如生的人造皮膚便新鮮出爐。
“皮膚是人體最大的器官，要做到以假亂真需要不停打磨，汗毛、色斑都不能落下?！标惥f，尤其是頭部皮膚，加工難度最大?！靶』邸毙枰?span id="shgi0jp" class="candidate-entity-word" data-gid="18984785" qid="6579894959602685197" mention-index="0">植眉毛、睫毛、頭發(fā)，若是男性仿人機器人，胡須和胸毛乃至汗毛也要考慮進去。最復雜的還是臉皮，需要與頭部的機芯相匹配，才能保證五官的動作協(xié)調(diào)，如眨眼、眼球轉(zhuǎn)動和張嘴說話都牽扯到臉皮的運動，同時也帶來表情的變化。
參與清蕓機器人團隊之前，陳均在蠟像館工作了30年，每天跟泥巴和硅膠打交道，做出來的蔬菜模型、蛋糕模型讓人眼饞，很難從外觀辨真假。“雕出人物靈魂的關鍵體現(xiàn)在面部，尤其是表情和肌肉感，看一眼必須忘不掉?！标惥鶎λ茉斓娜宋锿庑畏浅Ｖv究，在頂級鉑金硅膠的幫助下，“小慧”不僅外觀與真人無異，膚如凝脂，還帶有體溫，皮膚表面血管也清晰可見。
借助研究機器人研究人類
工程師給機器人嘴唇涂抹口紅，讓機器人更加生動逼真。長江日報記者劉斌 攝
機器人一般根據(jù)不同應用需求被設計成不同形狀，如運用于工業(yè)的機械臂、輪椅機器人、步行機器人等。而仿人機器人研究集機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術等多門科學于一體，代表著一個國家的高科技發(fā)展水平。
“實體機器人的主要差距應該在控制算法和硬件設計上?！?span id="uypgxhg" class="candidate-entity-word" data-gid="8762283" qid="6650712127478699267" mention-index="0">華中科技大學人工智能與自動化學院伍冬睿教授表示，目前人工智能都還是弱人工智能，即不具備自我意識，且不能解決一般性問題和思考、推理。在事先設計好的場景里面可以正常表現(xiàn)，但是遇到新問題就不會變通。
伍冬睿認為，目前仿人機器人的運動功能已經(jīng)比較完善了，主要缺點是思維和情緒功能，“不然的話，家里的保姆機器人就是一個冷冰冰的鋼鐵機器，可能很多人不會喜歡”。
“小慧”的思維和情緒功能的突破，讓王磊感覺壓力很大。一邊是要網(wǎng)羅國內(nèi)頂尖的機器人技術人才，一邊要不停融資。他還要緊盯國內(nèi)外仿人機器人動向，尤其是國外。
在國內(nèi)，很多對手跟他們并不在一個賽道。如人形機器人，只是看起來是人形，與真人相去甚遠，而他們要無限接近于真人。王磊說：“團隊的這些人才都是從全國網(wǎng)羅來的，除了頂尖技術外，最大公約數(shù)是有共同的奮斗目標——打造全球領先的中國仿人機器人?！?/p>
在王磊看來，“小慧”從0.1走到0.3版，包括即將推出的0.4版，“小慧”都像自己的孩子一樣，憑借興趣和理想才走下來的。大自然創(chuàng)造了人類，他們是要借助研究機器人來研究人類自己的行為、認識人類自己。王磊說：“實體機器人和虛擬機器人是元宇宙的兩大基石，清蕓機器人團隊將會是未來元宇宙的一個基礎設施公司?！?/p>
（長江日報首席記者楊佳峰）
【編輯：賀方程】
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