黃健

近年來，在計算機技術(shù)、MEMS技術(shù)等的推動下，機器人開始由傳統(tǒng)工業(yè)制造領(lǐng)域迅速擴展到醫(yī)療生物、礦產(chǎn)勘探、教育娛樂、救援救助等多個領(lǐng)域。“冷冰冰”的工業(yè)機器人，開始有了性質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，智能服務(wù)機器人漸漸“抬頭”。在2015年剛剛召開的世界機器人大會上，眾多智能情感機器人的亮相無一不彰顯著機器人的未來走向。

“問世間情為何物？直教人生死相許……”《一席》節(jié)目講壇上，一位身穿白襯衫、西服褲的學(xué)者略顯神秘地吟誦著?！扒楦杏嬎闩c智能機器人”的演講序幕緩緩拉開。

光影中的主講人就是十多年來“癡迷”于機器人研發(fā)的任福繼教授，2009年他就作為唯一的華人學(xué)者被遴選為日本工程會首屆院士。

“直教人生死相許的，不僅僅是人，還有我們的機器人。我就是要讓機器也具有情感……”任福繼邊說邊點擊了下播放器，講壇的大屏幕上出現(xiàn)了一個與之相貌相似的機器人向著觀眾招手，“女士們先生們，下午好！歡迎大家來到一席堂”。

其實，早在2000年，任福繼就敏銳地意識到隨著工業(yè)機器人在醫(yī)療、生物制造等多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，未來工業(yè)機器人勢必會由工業(yè)制造向智能服務(wù)邁進。而服務(wù)機器人也并非只是機械地幫助人們洗衣、擦地，而是能與人類進行“情感”交流，甚至是無障礙“對話”。

認知情感 開啟情感機器人的探索之路

上世紀(jì)80年代，日本工業(yè)機器人的應(yīng)用在世界上占比高達三分之二，直接把日本國民生產(chǎn)總值拉到世界第二。進入90年代后，日本企業(yè)巨頭、政府高層及科研工作者開始更深層次的設(shè)想，那就是“將機器人導(dǎo)入到家庭”。但接下來的大量實驗研究表明，現(xiàn)代智能機器人基本能按人的指令完成比較復(fù)雜的工作，如深海探測、作戰(zhàn)、偵查、搜集情報、搶險、服務(wù)等工作，模擬完成人類不能或不愿完成的任務(wù)，或者采用接近于人體皮膚的工業(yè)制品，打造外表與人無異的機器人……可是機器人始終并不能夠成為家庭中的一份子。

也是在這一時期，在日本人工智能領(lǐng)域從事研究工作的任福繼，在國際上首次提出自然語言處理、自然語言理解的“超函數(shù)”理論，并將該理論成功應(yīng)用到“多語翻譯”領(lǐng)域，榮獲日本自然科學(xué)源內(nèi)獎。他把智能科學(xué)進行細分，提出“多語言、多功能、多媒體智能化”概念，創(chuàng)建了一個嶄新的學(xué)科領(lǐng)域。同時，他也在密切關(guān)注著機器人技術(shù)的發(fā)展動向。

在智能科學(xué)領(lǐng)域上的卓越成就，讓任福繼成為日本各大學(xué)會交流會議廣泛邀請的對象。一次偶然機會，他接觸到了情感計算的概念。這讓本身就擁有人工智能領(lǐng)域豐富研究經(jīng)驗的他，接受得非?？?，“情感原來可以用來計算，通過計算居然可以模擬出情感”。

這時的任福繼迅速意識到“若讓機器人走進家庭，就必須讓它與人在精神層面上交互”。他認為，從人的進化層面來講，直立行走、使用語言、具備情感及思考力，是區(qū)別于其它動物的主要特征。而目前所生產(chǎn)應(yīng)用的工業(yè)機器人沒有情感，只是一架架冷冰冰的機器，只有人形軀殼，無法與人產(chǎn)生“情感共鳴”。機器人如果要進入人的生活，那么就要具備人的特征，只有這樣才能達到“人機共生”。

解決了機器人為什么有情感這個問題之后，接下來就要考慮讓冰冷的機器人擁有人的“七情六欲”。那如何把這些“情感”添加到機器人身上呢？任福繼反復(fù)思索。

量化計算 建立情感數(shù)據(jù)庫

“從人機交互的歷史演進來看，經(jīng)歷了手工作業(yè)階段、作業(yè)控制語言及交互命令語言階段、圖形用戶界面階段、多模態(tài)人機交互階段到高級人機交互多個階段”，任福繼在“第七屆全國認知科學(xué)會議暨第一屆中國與世界認知科學(xué)國際會議”主題報告中著重強調(diào)了高級人機交互的概念，“到這一階段后，機器才能夠達到或無限接近人與人的交互”。

“具有情感的高級人機交互是實現(xiàn)人機和諧、友好共存的有效途徑?！钡珯C器是無生命的，人是有生命的，兩者之間的區(qū)別就在于有無情感。而人的情感多種多樣，又是虛空無形，因此在情感的主動采集、高效融合、選擇感知和意圖理解等環(huán)節(jié)上的調(diào)控是否精確，是提升人機交互效果的關(guān)鍵。

那么，要抓住人類特有的情感要素，首先就是感知多種情感、進行量化分析！任福繼想到了情感計算！目前，為讓機器人感知人類情感并產(chǎn)生與人類相似的情感，比較流行的研究手段是腦認知，即對人類大腦進行科學(xué)計算。

任福繼卻認為，與其直接剖析復(fù)雜腦結(jié)構(gòu)，認知腦功能，不如反向而行，通過外界信息（如語言、語音、面部表情、手勢姿態(tài)等）的逆向推演，利用情感計算的手段，模擬與情感之間的關(guān)系，間接地認識腦功能，認知情感機制。

“高級人機交互要想突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，關(guān)鍵取決于對智能機器人賦予的情感計算與交互能力。而以智能機器為載體、以多元感知為手段、以情感計算為突破是實現(xiàn)高級人機交互的有效途徑。”于是，他帶領(lǐng)團隊設(shè)置了“機器人個性化人格庫”，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了“人類情感認知與機器情感創(chuàng)生”的工學(xué)模型，把人的情感認知與機器的情感創(chuàng)生出來了。

另外，考慮到在外界影響下人的情感類型會不同，他帶領(lǐng)團隊又提出了令世界矚目的“心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)”理論。任福繼介紹說，“首先將人的內(nèi)心情感分為n個狀態(tài)，假設(shè)它對應(yīng)于信息處理過程中的n個離散狀態(tài)，我們稱為心狀態(tài)。當(dāng)各狀態(tài)在受到外界刺激時，依據(jù)這之前的狀態(tài)將向另外的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，這就是這個時間點后的情感狀態(tài)。根據(jù)大數(shù)據(jù)，可以分析得到這個心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)。”

任福繼團隊把提出的“人類情感認知與機器情感創(chuàng)生”與“心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)”的研究成果形成論文，榮獲IEEE、ICAI國際會議杰出論文獎，技術(shù)水平已領(lǐng)先世界。

可是，新問題又來了。心狀態(tài)轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)這“情感”大數(shù)據(jù)的創(chuàng)建與應(yīng)用，怎么在機器人身上實現(xiàn)呢？于是，任福繼帶領(lǐng)團隊開始籌劃起了“豐心工程”項目。

豐心工程 為情感機器人安上“心腦”

情感機器人的用途只是交流情感、陪護人嗎？誠然不是。它還能夠識別人的情緒、判斷人的心理，像“人”一樣預(yù)測人的未來行為。

人往往會把一些情感有意識或無意識地潛藏起來，并不外露。會排斥親人、朋友，但可能會被記述在紙、博客、微博、空間等各個“相對封閉”的角落，渴望與陌生人進行些許交流。而這些不廣為人知的記述往往能夠反映出一個人內(nèi)心最為真實的想法。若機器人能認知這些情感，了解人的內(nèi)心世界，并與人進行情感交流，那世間會不會少些抑郁癥患者、少些自殺悲劇呢？

這就是“豐心工程”項目的前期設(shè)想。2007年，任福繼帶領(lǐng)團隊正式創(chuàng)立“豐心工程”，開始了情感語料庫的構(gòu)建工作。

“把情感語料庫輸入到機器人身上，讓機器擁有“大腦”功能，能夠根據(jù)人的語言表達來認知人的情感并自身生成適當(dāng)?shù)那楦姓Z句，與人進行相互交流”，即“用工程的方法去感知人的情感及心理狀態(tài)，由此豐富人們的內(nèi)心”。

“豐心工程”的創(chuàng)建，讓機器人擁有情感的研究進程又向前邁進了一大步。

任福繼舉了個例子。2008年汶川大地震后，國內(nèi)某縣委宣傳部副部長承受著幼子遇難的巨大悲痛，全身心完成抗震救災(zāi)工作后自縊身亡。在他生前的博客中，有寫道：“……兒子，你走了，帶走了我們所有的希望……”“……假如，某一天，我死了，爸爸，請您不要哭泣，我真的活得太難了，人生為什么總是充滿苦難，充滿艱辛，充滿離愁……”

假設(shè)當(dāng)時有情感機器人，通過這些文本識別出情感，就可以發(fā)現(xiàn)他“選擇自殺”的危險信號，就能夠找出一條更完美的解決途徑，避免悲劇發(fā)生。“利用我們研制出來的情感機器人，可以明顯計算出他的自殺曲線已瀕臨危險邊界”，任福繼認為文本情感的計算，是情感機器人的必備功能。

除此之外，通過大量考察，任福繼還從語音、表情、姿態(tài)等情感狀態(tài)上建立語料庫，試圖從客觀上盡量還原出人的心理狀況。此項科研成果得到了業(yè)界廣泛認可，由他主持的“基于先進智能的心理健康的感知與計算”也被列為國家自然科學(xué)基金重點項目。其成果獲吳文俊人工智能科學(xué)技術(shù)獎創(chuàng)新獎一等獎。

立足現(xiàn)實 跑贏情感機器人市場

雖然中國在情感機器人技術(shù)方面，取得了一定程度的發(fā)展。但仍需認清現(xiàn)有格局，把握未來方向。

近年來，機器人的使命已開始逐漸“跳出”傳統(tǒng)工業(yè)制造范疇，“觸角”開始迅速延伸到其他領(lǐng)域。擁有不同功能的專用服務(wù)機器人被深入研發(fā)?！耙诰_的情感體系調(diào)控下，量化生產(chǎn)專用服務(wù)機器人”成為大勢所趨。

由軟銀開發(fā)的情感機器人“佩貝”的出現(xiàn)，可以看作是第一款商業(yè)化情感機器人。隨后，2015年“雙11”活動期間，由國內(nèi)知名機器人制造商——科沃斯公司發(fā)布的各種家庭服務(wù)情感機器人，比如“窗寶”“地寶”等，掀起“狂卷風(fēng)”般的購買浪潮；在2015年世界機器人大會上，又涌現(xiàn)出多款“寶貝”，尤其是美女情感機器人“Geminoid F”的出現(xiàn)，吸引了眾人眼光。在老人護理、患者看護、兒童陪伴、學(xué)習(xí)教育、智慧家庭、和諧社區(qū)、服務(wù)中心、咨詢機構(gòu)、醫(yī)療健康、通信交流、游戲娛樂等諸多方面，一些情感機器人都得到應(yīng)用。比如合肥工業(yè)大學(xué)與中航工業(yè)洪都共同研制開發(fā)的“情感輪椅”，由里奧推出的“兒童陪護機器人”等都被應(yīng)用到實際生活中。

任福繼認為，在不久的將來，情感豐富的專業(yè)服務(wù)機器人會越來越受人們的青睞。據(jù)統(tǒng)計，目前至少有48個國家在發(fā)展機器人，至少25個國家涉及服務(wù)機器人的研制開發(fā)。

2015年5月，日本“機器人革命行動委員會”正式創(chuàng)立，立志要建立世界機器人創(chuàng)新基地，把活用在中小企業(yè)、農(nóng)業(yè)、護理及醫(yī)療、環(huán)境等方面的機器人數(shù)量做到世界第一，引領(lǐng)世界機器人的物聯(lián)網(wǎng)時代。歐美各國一方面繼續(xù)擴大工業(yè)機器人的后續(xù)研發(fā)，一方面加大服務(wù)機器人的研發(fā)投入，意欲在機器人革命時代占領(lǐng)一席之地。韓國也不甘落后，在服務(wù)機器人上也狠下功夫。

任福繼介紹說，第一次第二次的工業(yè)革命，讓世界格局重新洗牌?，F(xiàn)在世界又迎來了第三次機器人革命，對各國而言都是機會。強者更強，弱者變強。因此，未來機器人市場資源的占有與否、占有多少，都源自于機器人所具備的“智商”與“情商”。目前的機器人市場早已如火如荼?？疾炷壳皺C器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，他表示，“傳統(tǒng)工業(yè)機器人的技術(shù)多以歐美、日本為首，近四成的機器人數(shù)量在日本。中國在工業(yè)機器人的核心研制技術(shù)上面很薄弱，但當(dāng)機器人的工作場所由工業(yè)領(lǐng)域擴大到專業(yè)服務(wù)領(lǐng)域時，世界各國的研制技術(shù)都很薄弱，沒有哪個國家、哪個企業(yè)擁有絕對優(yōu)勢”。因此，大家水平差不多，處于同一起跑線，那就看誰“跑的快”，誰就能搶占市場先機。

任福繼指出，我們應(yīng)從計算機科學(xué)、人工智能、機械工程、機器人學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、社會學(xué)、病理及美學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域去研制具有智能情感的服務(wù)機器人。就目前而言，各國在服務(wù)機器人的“腦智”與“心智”研發(fā)上，都處在起步階段。因此，中國要想趕超，就要在機器人的“腦智”與“心智”上下功夫，多取得一些原創(chuàng)成果，掌握先端技術(shù)，才會擁有更多話語權(quán)。

在任福繼看來，利用情感計算來認知人類情感及生成機器情感，是他們當(dāng)前亟待解決的難題，也是能否搶占機器人產(chǎn)業(yè)市場的關(guān)鍵。他說，科學(xué)研究的過程中總會存在不確定性因素，結(jié)果與初衷相悖離的情況經(jīng)常出現(xiàn)。“比如我們原本想通過情感計算研制出情感機器人，可我的一個博士早在8年前就通過情感技術(shù)開發(fā)了“心靈掃描”技術(shù)，應(yīng)用到了游戲中”。在服務(wù)機器人“腦智”和“心智”的建設(shè)上，科研必須要把握全過程，才能達成量化生產(chǎn)、服務(wù)于民的科研目的。

不忘初心 為中國科教事業(yè)獻計獻策

從1986年任福繼考入中科院計算所博士研究生后赴日留學(xué)，憑借多項領(lǐng)先于世界水平的科研成果與累積的國際聲望，2009年他作為唯一的華人學(xué)者被遴選為日本工程會首屆院士；與諾貝爾獲獎?wù)吒咤K、美國商務(wù)部長駱家輝等被全球150家媒體評選為“2009年全球華人十大新聞人物”前三名……

任福繼在語言工程、智能信息工程、情感計算及機器人研發(fā)方面躬耕十多年，享譽世界的同時，他也把自己長期積累的豐富學(xué)識與經(jīng)驗回饋給了自己的祖國和社會。作為全國人大、全國政協(xié)兩會的海外列席代表，他對中國教育事業(yè)提出“千人計劃聯(lián)誼會”等多項建設(shè)性意見，并曾受到多名國家領(lǐng)導(dǎo)人接見。他還擔(dān)任了多所高校的研究顧問、兼職教授，為加強中國與國際的交流，為促進科教事業(yè)發(fā)展出謀劃策，為眾多的科研同行指點迷津。

2010年，合肥工業(yè)大學(xué)正式成立先進智能機器研究院，隨后建立了計算機與信息學(xué)院情感計算所。在日本國立德島大學(xué)任職的任福繼應(yīng)邀擔(dān)任院長。他以具有情感的先進智能機器人為核心應(yīng)用點，主持參與多項國家自然科學(xué)基金項目、安徽省自然科學(xué)基金項目、國家“863”項目、企業(yè)委托項目及中日聯(lián)合項目等，在開展大量前沿性研究的同時，為情感計算及情感機器人的研究領(lǐng)域培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的科研人才……

目前，任福繼已經(jīng)申請了“云機器人”與“機器人學(xué)?！睂＠??！拔磥?，機器人們會像人類一樣，具有學(xué)?！?。在先進智能機器研究院研發(fā)中的高仿真人形機器人及中國美女機器人，在情感表達方面達到世界領(lǐng)先水平。任福繼團隊正在給這些未來人類的伙伴創(chuàng)造“心”和“腦”，也使它們能像人類一樣不斷進化，增強“智商”與“情商”。

功崇惟志，業(yè)廣惟勤。我們無比篤定在不久的將來，中國學(xué)者必將讓智能機器人技術(shù)將走向世界前列。讓服務(wù)智能型機器人成為一個擁有豐富“情感”的仿真人，走進我們每一個家庭，和人類進行“情感交流”，為我們“排憂解難”。到那時，世界將迎來一個與人類友好共生的機器人時代。