個(gè)人服務(wù)機(jī)器人在近年來隨著人工智能的快速發(fā)展開始得到不少關(guān)注。個(gè)人服務(wù)機(jī)器人是否真正能夠作為消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品大規(guī)模進(jìn)入家庭？其中的技術(shù)突破口又在什么地方?2018年5月，英特爾中國研究院發(fā)布《自適應(yīng)機(jī)器人交互白皮書》，以養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人為切口，對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域自適應(yīng)機(jī)器人交互了進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。

7月11日雷克大會(huì)，英特爾中國研究院機(jī)器人交互實(shí)驗(yàn)室研發(fā)總監(jiān)任海兵在演講時(shí)，就白皮書中的內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)解讀。

機(jī)器人進(jìn)入家庭的美好可能與受制因素

英特爾中國研究院機(jī)器人一直致力于自適應(yīng)機(jī)器人交互技術(shù)和機(jī)器人計(jì)算平臺(tái)的研究，任海兵表示，機(jī)器人將在未來五到十年真正進(jìn)入到家庭場(chǎng)景，解決大眾實(shí)際需要。

但想要進(jìn)入家庭，必須滿足幾個(gè)關(guān)鍵因素：一、低成本；二、提供多種有用的服務(wù)；三、有良好易用的機(jī)器人交互，而且具備自主/自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力；四、具備安全性。

任海兵指出，機(jī)器人在家中具有眾多的應(yīng)用場(chǎng)景，比如接待客人，目前Robocup服務(wù)機(jī)器人競(jìng)賽中已經(jīng)有讓機(jī)器人接待客人的比賽項(xiàng)目；比如幫我們拍照片、選視角；可以自主聊天、溝通；做我們的教練；陪孩子學(xué)習(xí)、一起下棋。此外，機(jī)器人還可以具有看護(hù)功能，對(duì)家中的老人達(dá)到日常的關(guān)懷，也可以起到監(jiān)控作用。

對(duì)于目前的人工智能技術(shù)來說，想達(dá)到“進(jìn)入家庭”的水平仍存挑戰(zhàn)，主要分為三大技術(shù)問題：

一是不確定性。任海兵稱，目前基于深度學(xué)習(xí)的算法，深度網(wǎng)絡(luò)即使達(dá)到一千多層還是可能出錯(cuò)，更糟糕的是算法不知道什么時(shí)候出錯(cuò)為什么出錯(cuò)，這是不確定性的問題。

二是不認(rèn)識(shí)/不知道。比如家庭里有新的東西、新的物品出現(xiàn)，算法該如何識(shí)別？因?yàn)槟壳暗乃惴ǘ际腔诖髷?shù)據(jù)來學(xué)習(xí)訓(xùn)練模型參數(shù)，新物品只有很少量的數(shù)據(jù)，無法訓(xùn)練穩(wěn)定的模型參數(shù)。

三是缺知識(shí)。算法是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，它缺乏知識(shí)中的常識(shí)知識(shí)以及與個(gè)人相關(guān)的知識(shí)。

改良之道——自適應(yīng)機(jī)器人研究

英特爾中國研究院的想法， 是讓人工智能技術(shù)聯(lián)合智能交互的算法真正幫助人工智能，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并改正它的問題，使其達(dá)到進(jìn)入家庭的標(biāo)準(zhǔn)。

英特爾做的自適應(yīng)機(jī)器人交互方面的研究有三個(gè)方面：自適應(yīng)的特定人識(shí)別，知識(shí)圖譜和自適應(yīng)的物體。并針對(duì)以上三個(gè)問題，英特爾中國研究院提出了一套解決方案。第一是針對(duì)不確定性，評(píng)估識(shí)別結(jié)果的置信度，通過觀察和智能交互來自主學(xué)習(xí)，更新模型從而不斷提高魯棒性；第二是不認(rèn)識(shí)的問題，通過少量樣本的學(xué)習(xí)策略和后續(xù)的智能交互來解決；第三就是知識(shí)圖譜，利用知識(shí)圖譜的自動(dòng)更新增加知識(shí)，增加個(gè)人知識(shí)圖譜，并結(jié)合符號(hào)方法和統(tǒng)計(jì)方法。

首先是自適應(yīng)的特定人識(shí)別，英特爾中國研究院利用多模態(tài)融合、通過對(duì)人的持續(xù)觀察來自學(xué)習(xí)更新模型。我們不僅有人臉識(shí)別、基于人體特征的身份識(shí)別，還有人體屬性識(shí)別等。對(duì)于每個(gè)模態(tài)，都會(huì)估計(jì)其識(shí)別結(jié)果的置信度。依據(jù)置信度，不僅可以做基于樣本的個(gè)性化融合策略，而且可以自適應(yīng)提高每個(gè)模態(tài)的正確率。我們都知道，錯(cuò)誤識(shí)別的樣本對(duì)提高當(dāng)前分類器是非常重要的，，我們利用多模態(tài)相互校驗(yàn)算法可以在線收集這樣的高質(zhì)量樣本，用這些樣本逐漸優(yōu)化我們的模型，使它能夠達(dá)到一個(gè)越來越高的正確率。

第二部分是知識(shí)圖譜，包括常識(shí)和個(gè)人的知識(shí)圖，在交互過程中可以通過語音、視覺收集信息，這些信息不僅包含物體的時(shí)空信息，還有他們之間的相互關(guān)系。知識(shí)圖譜另外一個(gè)很重要的功能就是知識(shí)校驗(yàn)，通過觀察和交互自動(dòng)處理知識(shí)之間的沖突。

第三就是自適應(yīng)的物體識(shí)別。目前，我們用的物體檢測(cè)和識(shí)別都是基于深度學(xué)習(xí)的方法，模型是通過大數(shù)據(jù)預(yù)先訓(xùn)練得到。物體的類別和表觀都是事前確定的，這個(gè)類別數(shù)量還不是很多，例如著名的PASCAL VOC數(shù)據(jù)集只有20類物體。而用戶家庭有不屬于這20類的物體，或者屬于這20類，但是表觀與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集不一致的，都無法正確識(shí)別。自適應(yīng)的物體識(shí)別就是要利用小數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)物體模型參數(shù)，正確的檢測(cè)和識(shí)別這些物體。另外，我們還要估計(jì)物體的屬性（例如材質(zhì)、顏色）、視角等信息，來估計(jì)識(shí)別結(jié)果的置信度，輔助智能交互。

這是英特爾中國研究院最近推出自適應(yīng)機(jī)器人交互庫1.0版本，可以在網(wǎng)站上下載。任海兵表示后續(xù)可能會(huì)在年底推出2.0的版本，增加一些新功能，包括對(duì)人情感的識(shí)別等。

此外，自適應(yīng)機(jī)器人交互能力在研的其他工作，還包括：

一、自適應(yīng)意圖、情緒(Human Intention & Emotion)識(shí)別。英特爾中國研究院曾兩次獲得情緒識(shí)別競(jìng)賽EmotiWChallenge的冠軍(ICMI2015，2017)；通過自適應(yīng)技術(shù)可以進(jìn)一步提高個(gè)性化表情的識(shí)別率；通過意圖分析主動(dòng)提供幫助進(jìn)行和諧空間共享等。

二、環(huán)境計(jì)算(Ambient computing），包括多模態(tài)融合行為識(shí)別、結(jié)合環(huán)境感知技術(shù)(如智能家居中的低功耗傳感器)。

三、落地應(yīng)用探索。比如智能家居中的智能老人看護(hù)(從能自理老人開始，逐漸過渡到半失能老人)、智能兒童教育、生活助手以及智能零售。

任海兵在雷克大會(huì)上展示了一個(gè)智能交互的demo。在demo里有一個(gè)非常聰明的機(jī)器人，有個(gè)性化的知識(shí)圖譜，可以主動(dòng)提供幫助。比如說一個(gè)老人要出門了，機(jī)器人觀察到老人沒有攜帶帽子、圍巾等就會(huì)主動(dòng)進(jìn)行提醒，老人說幫我找一下，機(jī)器人就搜索環(huán)境尋找圍巾和帽子。，圍巾找到了，但是帽子沒有找到，被沙發(fā)墊遮擋了。機(jī)器人就從知識(shí)圖譜中搜索最近一次看到帽子的信息，提示老人帽子可能的位置。

HERO機(jī)器人的開放研究平臺(tái)

英特爾中國研究院一直在做計(jì)算平臺(tái)研究，目前推出一款名叫HERO的異構(gòu)開放研究平臺(tái)，非常適合于服務(wù)機(jī)器人和入門級(jí)自動(dòng)駕駛研究，包含CPU、FPGA，Movidius NCS等多種加速架構(gòu)，還有一個(gè)保護(hù)內(nèi)核和用戶的安全架構(gòu)。下圖是它具體的參數(shù)。

最近英特爾推出OpenVINO軟件開發(fā)包，在軟硬件方面都做了統(tǒng)一的接口。軟件方面，不僅支持Caffe，Tensorflow，還支持Mxnet。硬件方面，在FPGA，CPU和Movidius NCS等異構(gòu)平臺(tái)上做了統(tǒng)一接口，方便用戶采用不同的硬件平臺(tái)，簡(jiǎn)化算法的修改。

HERO安全框架包括兩個(gè)部分，第一就是對(duì)于機(jī)器人自身的內(nèi)核的保護(hù)，防止黑客攻擊，保護(hù)信息防止篡改；還可以感應(yīng)外在的行人，防止機(jī)器人對(duì)人身體進(jìn)行傷害。

最后，任海兵指出，自適應(yīng)機(jī)器人交互是服務(wù)機(jī)器人需要突破的關(guān)鍵技術(shù)，英特爾中國研究院將通過HERO開放機(jī)器人平臺(tái)和自適應(yīng)機(jī)器人交互助力下一代服務(wù)機(jī)器人的研發(fā)。