【大咖观点】Imad Elhajj《人类角色的演变》

编者按：

2022世界机器人大会主论坛群星璀璨，产、学、研各领域大咖齐聚首，共话巅峰，为机器人未来发展领航。

峰会现场，Imad Elhajj发表了题为《人类角色的演变》的演讲。以下为Imad Elhajj演讲内容的整理。

你好，大家早上好！首先，感谢组委会邀请我今天来发表这个演讲。今天的讨论是关于人类  人类角色的演变。我叫Imad Elhajj，我是黎巴嫩贝鲁特美国大学的一名教师，也是副院长，现在黎巴嫩为大家带来演讲。在演讲之前，我想先简要介绍一下黎巴嫩。黎巴嫩是亚洲大陆面积最小的国家，而中国是亚洲大陆面积最大的国家。黎巴嫩的国土面积只有10452平方公里，而中国的国土面积是960万平方公里。正如大家看到的，两国的人口差异也非常显著，所以这两个国家差异很大。我为什么要说这个事情呢？这与我今天的讨论主题有什么关系？其中的一种关系就是一带一路。一带一路连接世界，把人们汇聚在一起，将人置于经济活动的中心。对我来说有一个有趣的事实，我也总是提及。当我在中国的时候，我也和中国朋友提起过。大家看到图上闪烁的那个点，就是黎巴嫩，它是历史上连接一带一路的中心。为什么这很重要？因为这与今天的研究讨论主题有关，我们的研究和传感器、网络和机器人之间的交互作用有关。这三者之间如何共存并高效运行呢，但人类的角色呢？

我们说回人类，让人类也参与到这个技术中来。我们的研究就是关于人类如何参与到这项技术中来。我们的机器人、传感器以及网络如何通过优化后了解人类，增强系统性能和安全性的同时让人类参与其中，系统的优化不是以取代人类的方式，而是以和人类共处的方式。我想说的这个项目就是远程操作的意图识别。在屏幕上，我们看到有许多案例。人们误操作无人机，但那不是无人机的错，是没有经验的操作员造成了这些事故。但是我们能把系统设计得更好，以理解人类的意图是什么吗？能试图通过有效操作让这些系统更加高效和安全吗？为了实现这个目的，我们的理念是采用自动完成概念，就像在键盘上打字。你可以看到键盘试图预测下一个单词是什么，下一个句子是什么。类似地，我们让机器人、无人机和其它类型的车辆完成同样的事情。通过机器学习，机器人能够理解驾驶员或人类操作员的意图。如果人类对这一预测感到满意，他们可以说：好吧，继续操作，自动完成。我们通过如何使机器学习个性化，进一步推动了这项研究。也就是我们通过使用在线训练。我们的想法是，当人类接受或忽略来自开展预测的机器模型的建议时，机器学习模型就会说：哦，你已经接受了（我的建议），那我一定是对的。或者是你忽略了我的建议，那我一定错了。随着操作员的操作次数增加，这些信息被用来训练机器学习模型，因此模型根据操作员的操作方式变得更加个性化。我们也证明了这个方法可以持续提高模型的精确度，提供更高的准确度。这个视频就是这种模型的一个例子。

我们实际上也运用了增强现实技术，当操作员在操控一架无人机时，增强现实技术的建议就是相应的预测结果。大家可以看到，（机器学习）模型说你要走直线，用户接受了这一建议。然后如果机器人要撞墙了，人类可以决定是否接管飞行。如果他们这样做了，机器人说：哦，现在你在转弯。你想让我帮忙控制转弯吗？操作员说：是的没错，你懂的。就是这样，接受建议通过简单的按钮操作即可完成。如果预测是错误的 人类可以直接忽略。我们现在正在做的，还没对外公布的项目是，我们能不能就用这个自动完成的概念来实现更复杂的动作。假如你在建筑或大型物体周围导航，比如一棵树，或者说可能看起来像金字塔或建筑的物体。我们能知晓这一点吗？无人机能从飞行历史中了解到，你在大楼周围飞行。然后对你说，看起来你是在一个特定的螺旋中飞行吗？似乎你在绕着某个物体转，你想让我继续执行那个更复杂的任务吗？我们现在就是在进行相关的研究。同时和在中国的朋友合作，我们在进行的还有另一个项目。在那个项目中，我们要做的是用中国设计制造的移动机械手。通过自动完成技术，不仅让无人机，也让这些移动机械手，通过远程操作。例如 我用移动机械手粉刷墙壁。机器人能识别出我在刷墙吗？我在来来回回刷墙，它也会给我一个建议继续下去。我能用这个来进行更复杂的任务吗？例如组装部件。如果我通过机器人进行组装，尤其是使用远程操作的话。在这种情况下，人类也参与其中。机器人会意识到这一点，然后说，你在组装这个引擎吗？让我来接手。我知道怎么做，我可以更快地组装它。这里，我们可以通过这个技术的模拟器看到一个小演示。我们在用操纵杆，我们的触觉装置来控制移动机械手。大家可以看到，移动机械手很好地响应操纵杆的控制。我们希望在下一阶段，可以把这个运用到自动完成任务中，有人类参与的同时运用这个技术。

接下来我要讲的是，从带宽的角度，从所有技术形成网络的角度。这些技术让我们可以远程操控机器人，进行远程操作，可以控制一个甚至多个机器人——机器人群。网络的作用是什么？无论是互联网还是局域网，当我们和机器人交互指令的时候，机器人之间也正在相互协调，这些信号来自传感器反馈，摄像机、激光器、雷达等。这么多信号在网络上传输，我们能优化一下吗？可以更好地利用网络资源吗？这样我们就可以根据需求优化分配。那是怎么实现的？直觉上这意味着什么？举个例子，如果我操控着一群机器人，前面什么都没有，相机的帧率也许不一定要很高。我不需要很高的相机分辨率，或者每秒帧数。我收到的分辨率或每秒帧数可能会减少，然后我可以把带宽给其他需要的部分。也许是为了让机器人交流更多，因为队形没有完全对齐。但是当突然遇到障碍什么的，也就是我们说的，在环境中发生的一个有趣事件。也许现在我需要增加视频帧数 ，发送更多视频到操作员那里。我们已经证明，如果这样优化带宽，实际上可以提高机器人群的性能，无论是无人机，还是移动机械手，通过考虑多种因素实现带宽管理的优化。所谓的有趣事件，例如，环境中的障碍是否影响队形的质量，或者队形是否能保持，控制质量和远程操作的质量，机器人能否正确地执行命令？所有这些因素都纳入了优化方案的考量，然后决定为每个需要发回给操作员的数据流分配多少带宽。我们在之前的工作中已经展示了这可以优化性能，我们增加了这一点，这里可看到机器人在协助人类自动完成。通过优化带宽使用来提高性能，但是如果这次让人类参与其中，帮助机器人完成它们的任务又会怎样呢？我们在这里展示的是人工辅助制图，或是人机回圈制图。如果我在进行SLAM（即时定位与地图构建），而机器人出错了。我们能够实时向人显示这一点。这样做，我们能够实时看到机器人绘制的地图。人类可以主动进行纠正 比如说：“嘿，你漏掉了这张桌子，激光没有扫描到它”“激光位置太高，没有扫描到桌子，这里有张桌子”或者是 “你扫描到了，不应该在那里的东西，因为它暂时存在于环境中”。事实上，我可以删掉它，这样做我们也证明能够提高性能和最终结果，也就是所生成地图的质量。

在另一个我们研究的例子中，利用这些技术，包括机器学习和增强现实来改善机器人和人类之间的关系。这两种情况中，机器人会帮助人类完成他们正在做的任务，就像在之前自动完成的情况下，或者是人类帮助机器人。就像我们在制图的例子中，人类使用了增强现实技术来提高所生成的地图质量。在这个研究的例子中，我们开发了机器学习模型，使人形机器人能够区分他们行走的地形类型。是木地板、是瓷砖、砾石或者是草地？而这个机器学习模型，使机器人能够提高它在这些地形上的控制、导航和操控性能。在此场景下，人类何时参与其中呢？我们再次采用在线训练，使用户能够使用手机通过增强现实来改进这些模型，用户可以点击机器人。一旦他们点击机器人，他们可以看到机器人预测的地形是什么。在这种情况下 他们可以帮助它，说“是的，正确”，或者说“不是，错误”，或者“不是，这是不同类型的地形” 这些信息和反馈。由处于回路中的人类提供并输入机器学习模型，我们已经展示的机器学习模型随着时间推移可提高准确度。同时，我们使用了这项技术并为人类，揭示我所说的隐藏信息。什么意思呢？当我们和机器人互动的时候，我们可以指挥它。

我们可以看到屏幕上面的信息，但增强现实的好处是它使我们能够以一种适当的方式揭示这些隐藏的信息。什么是隐藏信息呢？举个例子，通过点击机器人，我们可以看到所有内置信息，如电池电量，我们可以点击所有关节并看到关节的所有信息，以及机器人中的所有传感器信息。我们能够轻易地展示和注意到这些信息，只需要看机器人每个关节的测量值。这样我们就可以立即调试数据，了解机器人的状态。此外 我们还能够让用户看到机器人周围的虚拟笼状结构。这里你可以看到绿线和红线，和围绕操作员的笼状结构。这是一个动态的笼状结构，它通过改变颜色告诉操作员。他们是否离机器人太近或是与机器人保持着安全距离。在工业环境中这一点非常重要，因为如果我点击一个机器人，我可以根据它们的速度和机器人类型，立即看到一个虚拟的区域。这是你应该远离的区域，但不需要真的在机器人周围放置一个笼子。我们在这些例子和许多其他例子中看到，机器人和人类共同协作。在典型的机器人应用中，以及侧重于工业场景下的应用中。最后我想谈谈我们的“拯救城堡”项目，这是一个教育性质的项目。关于遗产保护，我们在这个项目中所做的是，我们设计了一个游戏，其中涉及仪器、机器人技术和用于游戏化的技术，同时还涉及教育，实际上我们在这里看到的是一个历史重建的武器，结合了游戏化的体验。用户可以看到攻击他们的船只，他们可以参与互动 试图击退对城堡的攻击并拯救城堡。通过这个游戏，游客能够了解到更多城堡的历史，了解到有关这一武器的许多细节和复杂信息，而且能够获得不同的体验，获得在这些景点不同类型的游客体验。

结束前，我想向大家展示正在开发的技术、仪器、硬件和机器人技术不仅是用于工业，而且正在进入许多不同的领域。除了工业和家庭之外，机器人也正在进入遗产保护、文化和教育领域。但是，在所有这些项目中重要的是，你可以看到人类出现在其中，参与互动。人类不仅是这些系统的一部分。你在最后一张幻灯片中看到，人类已成为这些系统的中心，我们必须考虑在这些系统中，人类不只是其中一环。人类必须成为这些系统的中心，安全、福祉、文化、影响，对人类与系统、机器人和设备交互方式的影响，必须经过仔细的研究和分析，这开启了大家在这个精彩大会正在谈论，和看到的许多技术之外的研究以及社会学和心理学等领域的研究，使我们更好地了解有哪些影响以及如何构建以人类为中心的系统。

结束前我要再次感谢大家，让我今天有机会与大家一起探讨。我很遗憾无法来到现场，但我期待能很快再次访问中国，见见中国的朋友，重启我们持续多年的合作。非常感谢！谢谢！

——Imad Elhajj