机器人感知世界的方式与我们相同吗

TechXplore网站10月16日报道，巴黎索邦大学和法国国家科学研究中心（CNRS）的研究人员在arXiv网站发表研究称：基于机器人的感觉运动流，他们研究了机器人系统中出现简化空间概念的先决条件。在这个项目中，他们探索了如何将基本的感知概念（如身体、空间、物体、颜色等）注入到生物或人工系统中。

目前，机器人系统的设计主要反映了人类感知世界的方式。然而，设计完全由人类直觉引导的机器人可能会将其感知局限于人类的体验。因此，为设计完全自主的机器人，研究人员可能需要抛弃那些与人类相关的结构，允许机器人智能体发展出属于自己的感知世界的方式。该研究团队表示，机器人应该通过分析其感觉运动体验和识别有意义的模式，逐步形成自己的感知概念。

 “现存的普遍的假设是没有人给生物有机体提供感知概念，”这项研究的研究人员亚历山大·特雷克霍夫（Alexander Terekhov）在网站TechXplore上表示。“相反，这些概念是随着时间的推移而发展起来的，并且作为有用的工具，它们可以帮助生物有机体理解经常接触到的大量感觉运动数据。因此，青蛙对空间的概念很可能不同于蝙蝠，而蝙蝠又会不同于人类。因此，在建造机器人时，我们应该给它什么样的空间概念？以上可能均不是。如果我们想让机器人真正智能，就不应该使用抽象概念来建造机器人，而是应该为它们提供算法，让它们能够自己开发这些概念。”

特雷克霍夫和同事们指出，作为独立于环境的概念，空间不能仅仅通过外在感知信息来推断，因为这些感知信息的变化很大程度上取决于在环境中发现了什么。这个概念可以通过驱动器指令与智能体外界刺激变化的相关函数来说明。

特雷克霍夫说：“法国著名数学家亨利·庞加莱（Henri Poincare）的一项研究提供了重要见解，庞加莱对人类感知如何产生基础数学和几何很感兴趣。”他认为感觉输入的一致性可能起着至关重要的作用。”

可以用一个简单的例子更好地解释庞加莱提出的想法。当我们观察一个给定的物体时，眼睛会捕捉到一个特定的图像，如果物体向左移动10厘米，图像就会改变。然而，如果我们向左移动10厘米，我们看到的图像将几乎完全相同。

特雷克霍夫说：“如果你想想人体内有多少感受器，就会觉得这一特性不可思议。”“在一生中，几乎不可能有两次相同的输入，但我们不断地体验它。”这些低概率事件可能被大脑用来构造一般的感知概念。

为了将这些想法应用到机器人系统的设计中，研究人员设计了一个虚拟的机器人手臂，顶端装有摄像头。每当机器人收到同样的视觉输入时，它就会注意到手臂关节的测量数据。特雷克霍夫说：“尽管它没有明确地获取这些信息，但通过将所有这些测量数据联系起来，机器人建立了一个抽象概念，在数学上，该抽象概念相当于它的摄像机的位置与方向。”“最重要的是，即使这个抽象概念是基于视觉输入来学习的，它最终还是独立于视觉输入，因此适用于所有环境；同样，我们对空间的概念并不依赖于我们所看到的特定场景。”

在另一项研究中，利用同样的原理，研究人员成功地让机器人补偿了放置在摄像机前的镜头造成的光学畸变。通常，这将通过对失真和未失真图像对的训练算法来实现。

特雷克霍夫说：“我们研究的棘手部分在于，机器人只能通过观察失真的图像来完成这项任务，就像人类学会了补偿眼镜带来的失真一样。”我们相信，作为我们算法的基础，庞加莱所介绍的原理可以更通用，且可以使大脑在多个层次上利用。目前，我们正探索利用这些原理来构建神经网络的可能性，这种神经网络不会遭受灾难性的遗忘，而且可以逐渐积累知识。”

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编译：冰融   

审稿：alone 

责编：张梦

原文链接： 

https://techxplore.com/news/2018-10-approach-infuse-spatial-notions-robotics.html

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