仇德輝

在21世紀(jì)，機(jī)器人將會(huì)如20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。盡管機(jī)器人的發(fā)展非常迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到它應(yīng)有的水平，其中一個(gè)重要原因就是現(xiàn)有機(jī)器人的“情商”為零。由于沒有情感的引導(dǎo)，機(jī)器人本身沒有任何自主性和靈活性，只能按照固定的程序完成非常固定的任務(wù)，因此其應(yīng)用范圍受到了極大的限制。

目前的計(jì)算機(jī)從原理上講主要是基于邏輯推理式系統(tǒng)，根本不存在情感能力，人工智能也只是邏輯推理能力的體現(xiàn)。讓計(jì)算機(jī)和機(jī)器人擁有人類式的情感，是許多科學(xué)家的夢(mèng)想。與人工智能技術(shù)的高度發(fā)展相比，人工情感技術(shù)所取得的進(jìn)展卻是微乎其微，情感始終是橫跨在人腦與電腦之間無法逾越的鴻溝。

為什么要對(duì)機(jī)器人注入情感

雖然計(jì)算機(jī)在人工智能方面已經(jīng)取得了突出的成就，能夠在算術(shù)運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理、專家系統(tǒng)和模式識(shí)別等方面出色地完成人所賦予的許多工作。然而，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，人們期待著計(jì)算機(jī)在替代、幫助、補(bǔ)償和強(qiáng)化人類勞動(dòng)的眾多方面應(yīng)該有更多、更好的作為。目前，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用擴(kuò)展迫切需要解決三個(gè)方面的問題：一是要建立和諧而自然的人機(jī)界面。如今人類生活已經(jīng)無法離開計(jì)算機(jī)了，在計(jì)算機(jī)不斷升級(jí)的同時(shí)，人與計(jì)算機(jī)之間的交互方式卻沒有什么明顯的改變，基本上是借助于鍵盤、鼠標(biāo)等被動(dòng)式的中介手段，計(jì)算機(jī)無法理解和適應(yīng)人的情緒或心境。二是要進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)自身運(yùn)行的速度和效率。大家都知道，一方面計(jì)算機(jī)對(duì)于一些非常復(fù)雜而繁瑣的問題能夠輕松而快速地解決，其運(yùn)算速度、記憶容量和計(jì)算準(zhǔn)確率等是任何人都無法相比的；另一方面對(duì)于一些非常簡單而直觀的常識(shí)性問題卻無所作為，智力遠(yuǎn)不如一個(gè)三歲兒童，這主要是因?yàn)槿四X能夠在情感的引導(dǎo)下，按照某些“價(jià)值特性參量”(如重要性、緊迫性、傾向性、經(jīng)驗(yàn)性和關(guān)聯(lián)性等)來生產(chǎn)、篩選、組織和使用信息，從而可以簡化過程、節(jié)約資源、加快速度、減少差錯(cuò)。由此可見，人工情感有一個(gè)非常重要而往往容易被人忽視的作用，那就是提高計(jì)算機(jī)自身資源的效率和速度。三是要使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行具有更多的自主性和創(chuàng)造性。目前的智能機(jī)器人都是在人的嚴(yán)格控制之下，在特定的時(shí)間和特定的順序完成所有規(guī)定的程序或動(dòng)作，沒有任何自主性和創(chuàng)造性。情感的賦予就能夠使機(jī)器人具有與人類完全一樣的行為靈活性、決策自主性和思維創(chuàng)造性。

總之，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)揭開了人類社會(huì)第三次偉大浪潮——信息革命的序幕，情感機(jī)器人的出現(xiàn)將把這次偉大浪潮推向一個(gè)全新的發(fā)展階段。

情感機(jī)器人——應(yīng)時(shí)而生

機(jī)器人技術(shù)的形成，歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入。由于人力的缺乏，戰(zhàn)后的汽車工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)等迫切需要一種機(jī)器人來從事繁重的體力勞動(dòng)，以提高生產(chǎn)效率，降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展可以分為4個(gè)發(fā)展階段：

第一代機(jī)器人：示教再現(xiàn)型機(jī)器人。1947年，為了搬運(yùn)和處理核燃料，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了世界上第一臺(tái)遙控的機(jī)器人。1962年美國又研制成功PUMA通用示教再現(xiàn)型機(jī)器人，這種機(jī)器人通過一個(gè)計(jì)算機(jī)，來控制一個(gè)多自由度的機(jī)械，通過示教存儲(chǔ)程序和信息，工作時(shí)把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣機(jī)器人可以根據(jù)人當(dāng)時(shí)示教的結(jié)果重復(fù)地再現(xiàn)出這種動(dòng)作。比方說汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，只要把這個(gè)點(diǎn)焊的過程示教完以后，機(jī)器人就重復(fù)這個(gè)工作。

第二代機(jī)器人：感覺型機(jī)器人。示教再現(xiàn)型機(jī)器人對(duì)于外界的環(huán)境沒有感知，這個(gè)操作力的大小、這個(gè)工件存在不存在、焊接的好與壞，它并不知道。因此，在20世紀(jì)70年代后期，人們開始研究第二代機(jī)器人，叫感覺型機(jī)器人，這種機(jī)器人擁有類似人的感覺，如力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺等，它能夠通過感覺來感受和識(shí)別工件的形狀、大小、顏色。

第三代機(jī)器人：情感識(shí)別與表達(dá)型機(jī)器人。20世紀(jì)90年代各國紛紛提出了“情感計(jì)算”、“感性工學(xué)”、“人工情感”與“人工心理”等理論，為情感識(shí)別與表達(dá)型機(jī)器人的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ)。主要的技術(shù)成果有：基于圖像或視頻的人臉表情識(shí)別技術(shù)，基于情景的情感手勢、動(dòng)作識(shí)別與理解技術(shù)，表情合成和情感表達(dá)方法和理論，情感手勢、動(dòng)作生成算法和模型，基于概率圖模型的情感狀態(tài)理解技術(shù)，情感測量和表示技術(shù)，情感交互設(shè)計(jì)和模型等。這種機(jī)器人能夠比較逼真地模擬人的許多種情感表達(dá)方式，能夠較為準(zhǔn)確地識(shí)別幾種基本的情感模式。但是，這種機(jī)器人沒有內(nèi)在的情感邏輯系統(tǒng)，不能真正地進(jìn)行情感思維與情感計(jì)算。

第四代機(jī)器人：情感理解型機(jī)器人。情感機(jī)器人就是賦予了人類式情感的機(jī)器人，使之具有表達(dá)、識(shí)別和理解喜樂哀怒的能力。關(guān)于情感機(jī)器人的理論就是“人工情感”理論，人工情感包括三個(gè)方面：情感識(shí)別、情感表達(dá)與情感理解(或情感思維)。目前，世界各國的科學(xué)家在情感識(shí)別與情感表達(dá)兩個(gè)方面所取得的成果非常顯著，但在情感理解或情感思維方面卻收獲甚微。其根本原因在于，到目前為止，沒有一個(gè)科學(xué)家能夠真正了解情感的哲學(xué)本質(zhì)及客觀目的是什么，沒有創(chuàng)立一個(gè)全新的、科學(xué)的、數(shù)學(xué)化的情感理論，沒有建立一個(gè)真正的情感數(shù)學(xué)模型。顯然，不解決上述深層次的、哲學(xué)層面上的理論問題，不解決“人工智能”、“人工情感”和“情感計(jì)算”理論所存在的一系列嚴(yán)重的危機(jī)與哲學(xué)錯(cuò)誤，要想研究真正意義的情感機(jī)器人是不可能的。

各國情感機(jī)器人爭先亮相

日本已經(jīng)形成舉國研究“感性工學(xué)”的高潮。1996年日本文部省就以國家重點(diǎn)基金的方式開始支持“情感信息的信息學(xué)、心理學(xué)研究”的重大研究課題，參加該項(xiàng)目的有十幾個(gè)大學(xué)和研究單位，主要目的是把情感信息的研究從心理學(xué)角度過渡到心理學(xué)、信息科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的交叉融合。每年都有日本感性工學(xué)全國大會(huì)召開。與此同時(shí)，一向注重經(jīng)濟(jì)效益的日本，在感性工學(xué)產(chǎn)業(yè)化方面取得了很大成功。日本各大公司競相開發(fā)、研究、生產(chǎn)了所謂的個(gè)人機(jī)器人(Personal Robot)產(chǎn)品系列。其中，以SONY公司的AIBO機(jī)器狗(已經(jīng)生產(chǎn)6萬只，獲益近10億美元)和QRIO型以及SDR－4x型情感機(jī)器人為典型代表。日本新開發(fā)的情感機(jī)器人取名“小IF”，可從對(duì)方的聲音中發(fā)現(xiàn)感情的微妙變化，然后通過自己表情的變化在對(duì)話時(shí)表達(dá)喜怒哀樂，還能通過對(duì)話模仿對(duì)方的性格和癖好。

美國MIT展開了對(duì)“情感計(jì)算”的研究，IBM公司開始實(shí)施“藍(lán)眼計(jì)劃”和開發(fā)“情感鼠標(biāo)”：2008年4月美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們展示了他們最新開發(fā)出的情感機(jī)器人“Nexi”，該機(jī)器人不僅能理解人的語言、對(duì)不同

語言做出相應(yīng)的喜怒哀樂反應(yīng)，還能夠通過轉(zhuǎn)動(dòng)和睜閉眼睛、皺眉、張嘴、打手勢等形式表達(dá)其豐富的情感。這款機(jī)器人完全可以根據(jù)人面部表情的變化來做出相應(yīng)的反應(yīng)。它的眼睛中裝備有CCD(電荷耦合器件)攝像機(jī)，這使得機(jī)器人在看到與它交流的人之后就會(huì)立即確定房間的亮度并觀察與其交流者的表情變化。

歐洲國家也在積極地對(duì)情感信息處理技術(shù)(表情識(shí)別、情感信息測量、可穿戴計(jì)算等)進(jìn)行研究。歐洲許多大學(xué)成立了情感與智能關(guān)系的研究小組。其中比較著名的有：日內(nèi)瓦大學(xué)克勞斯·舍爾(Klaus Soberer)領(lǐng)導(dǎo)的情緒研究實(shí)驗(yàn)室，布魯塞爾自由大學(xué)的D.卡納梅洛(D.Canamero)領(lǐng)導(dǎo)的情緒機(jī)器人研究小組以及英國伯明翰大學(xué)的A.斯洛曼(A.Sloman)領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)知與情感工程。在市場應(yīng)用方面，德國Mehrdad Jaladi-Soli等人在2001年提出了基于EMBASSI系統(tǒng)的多模型購物助手。EMBASS I是由德國教育及研究部(BMBF)資助并由20多個(gè)大學(xué)和公司共同參與、以考慮消費(fèi)者心理和環(huán)境需求為研究目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)型電子商務(wù)系統(tǒng)。英國科學(xué)家已研發(fā)出名為“靈犀機(jī)器人”(HeartRobot)的新型機(jī)器人，這是一種彈性塑膠玩偶，其左側(cè)可以看到一個(gè)紅色的“心”，而它的心臟跳動(dòng)頻率可以變化，通過程式設(shè)計(jì)的方式，讓機(jī)器人可對(duì)聲音、碰觸與附近的移動(dòng)產(chǎn)生反應(yīng)。

在國內(nèi)成如火如荼之勢

我國機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)70年代后期，863計(jì)劃就將機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)重要的發(fā)展主題，國家投入幾個(gè)億的資金開始了機(jī)器人研究。目前，中科院沈陽自動(dòng)化所、原機(jī)械部的北京自動(dòng)化所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、中科院北京自動(dòng)化所、北京科技大學(xué)等單位都做了非常重要的研究工作，代表性產(chǎn)品有工業(yè)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人。

我國對(duì)人工情感和認(rèn)知的理論和技術(shù)的研究始于20世紀(jì)90年代，大部分研究工作是針對(duì)人工情感單元理論與技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究多功能感知機(jī)，主要包括表情識(shí)別、人臉識(shí)別、人臉檢測與跟蹤、手語識(shí)別、手語合成、表情合成、唇讀等內(nèi)容，并與海爾公司合作研究服務(wù)機(jī)器人。清華大學(xué)進(jìn)行了基于人工情感的機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)的研究。北京交通大學(xué)進(jìn)行多功能感知機(jī)和情感計(jì)算的融合研究。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所主要研究基于生物特征的身份驗(yàn)證。中科院心理學(xué)所、生物所主要注重情緒心理學(xué)與生理學(xué)關(guān)系的研究。中國科技大學(xué)開展了基于內(nèi)容的交互式感性圖像檢索的研究。中國科學(xué)院軟件所主要研究智能用戶界面。浙江大學(xué)研究虛擬人物及情緒系統(tǒng)構(gòu)造等。

我國國內(nèi)開展的研究項(xiàng)目主要有：“臉部運(yùn)動(dòng)編碼系統(tǒng)”可應(yīng)用于人臉表情的自動(dòng)識(shí)別與合成；“MPEG-4V2視覺標(biāo)準(zhǔn)”可以組合多種表情以模擬混合表情；針對(duì)人的肢體運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的“運(yùn)動(dòng)和身體信息捕獲設(shè)備”；基于生物特征的“身份驗(yàn)證系統(tǒng)”：“語調(diào)表情構(gòu)造系統(tǒng)”根據(jù)語音的時(shí)間、振幅、基頻和共振峰等，尋找不同情感信號(hào)特征的構(gòu)造特點(diǎn)和分布規(guī)律；“可穿戴式計(jì)算機(jī)”可用于增強(qiáng)和補(bǔ)償人的感知功能。

由于情感的賦予，機(jī)器人就擁有了與人完全一樣的智能效率性、行為靈活性、決策自主性和思維創(chuàng)造性，這樣一來，從純邏輯的角度來看，機(jī)器人與人就再?zèng)]有任何根本性差異了，機(jī)器人就可以從事人類所能從事的幾乎所有工作，包括生產(chǎn)勞動(dòng)、企業(yè)經(jīng)營、社會(huì)管理、人際交往和技術(shù)創(chuàng)新等，可以在更大的程度上和更深的層次上取代人，從而大大擴(kuò)展它的應(yīng)用范圍，圓滿完成主人交給的各種復(fù)雜的工作，其社會(huì)需求量必將大大增加，研發(fā)真正意義的情感機(jī)器人無疑會(huì)產(chǎn)生數(shù)以萬億計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。(文章代碼：1608)

(作者是A3-情感、價(jià)值理論方面的專業(yè)研究人員。)

責(zé)任編輯尹瑩瑩