與清華聯手勇闖機器人世界盃！成立7年，這家AI獨角獸實現技術「進球」

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編輯：木青

【新智元導讀】科技可逆轉一切。在「足球」這一非優勢領域裡，由於AI的介入，中國隊也能打入決賽。2019機器人世界盃上，優必選科技和清華大學聯合組成的火神隊斬獲AdultSize的Technical Challenge 技術挑戰賽亞軍、Drop-in比賽亞軍，以及2VS2足球比賽季軍。成立近七年後，這家人工智慧與人形機器人獨角獸也正籌備上市。

世界盃決賽場上，中國隊與德國隊一決高下。

這不是夢境，這是真實發生的事情，只不過上場的並非真人球員，而是人形機器人，但也足以讓觀眾尖叫了。

在7月於澳大利亞悉尼舉辦的2019 RoboCup（機器人世界盃）上，優必選科技和清華大學聯合組成的火神隊（Hephaestus）派出人形機器人，與各國參賽隊伍同台競技。

面對來自德國、法國和日本等既是足球強國也是AI強國的對手，火神隊依然取得佳績，其中包括AdultSize（成人組）的Technical Challenge 技術挑戰賽亞軍、Drop-in比賽亞軍，以及2V2足球比賽季軍。

AI為中國球迷們注入希望——有生之年能看到中國代表隊在足球比賽上傲視群雄，更何況還是在如今最熱門的人工智慧賽場。

這些為球迷帶來的樂趣僅僅是AI技術的一場技能表演。讓人形機器人走入家庭為人們提供服務，才是優必選科技的最終目標。

成立近七年後，這家人工智慧與人形機器人企業正在籌備上市，AI機器人商業化的賽場上，優必選科技也終迎新進程。

與清華聯手，這支中國團隊在機器人世界盃大放異彩

RoboCup於1997年在日本名古屋舉辦了第一場機器人世界盃足球賽。

其目標是在2050年前後能組建一支機器人足球隊戰勝當年的人類世界盃冠軍。

在RoboCup機器人足球項目的所有組別中，人形組是與人類同場競技的最終形式。

上世紀90年代，IBM的深藍在國際象棋上戰勝人類世界冠軍後，用機器人足球比賽代替國際象棋就成為人工智慧領域下一個標準問題。

和象棋相比，機器人足球賽可以更全面地考驗AI技術。

在足球場地上發現足球，然後走近並發起進攻，以上動圖中短短几秒內發生的動作考驗的是人形機器人的視覺識別、自主定位和運動控制技術等多種技術的結合。

優必選已經連續三年和清華大學組隊參加RoboCup，2017年，火神隊獲得人形機器人Adult Size組技術挑戰賽亞軍。2018年，火神隊也獲得了人形機器人Adult Size組技術挑戰賽亞軍和一對一足球比賽季軍。

火神隊參加的Adult Size組中，機器人身高須達到1.3米以上。

相對於其他組，這組的身高更接近人類，所比賽的內容更考驗機器人的類人身體運動及感知能力，要求更高人形機器人進行更強的自主規劃。

為完成2050年左右的終極願景，RoboCup的規則每年都有更新與調整，例如比賽場地不斷擴大，定位難度增大。

火神隊選擇了在優必選科技第一代Walker上進行改良。

為準備今年的比賽，火神隊也將其中的AI技術進行了一系列升級：

使用基於深度學習的物體檢測方法，實現球、球門、足球場線特殊點等物體的精確識別；

由於比賽現場不允許使用遠程控制的方法對機器人進行行為干預，因此團隊在嵌入式計算資源有限的情況下進行深度資源優化，將物體檢測速度提升到30FPS；

增加了物體跟蹤的功能，可以對識別到的球和球門進行跟蹤；

結合機器人里程計信息，火神隊通過對足球場線特殊點的識別實現了機器人在場內的自我定位；

另外，火神隊採用了優必選科技大型仿人服務機器人Walker最新的步態規劃演算法，實現了機器人在複雜路面上的穩定快速行走，以及足底柔順控制和上身姿態控制，大幅提高機器人在比賽中的行走能力。

另外，新智元了解到，該人形機器人分為上下兩部分，上部分處理AI需求的採用的是英偉達Jetson TX2，而帶動下層強大的控制需求則採用了英特爾i7晶元。

RoboCup比賽考驗的正是人工智慧與機器人學的有機結合，優必選與清華大學合作的火神隊面對的最大對手是來自德國的參賽團隊。

在Technical Challenge 技術挑戰賽上，火神隊奪得亞軍，來自德國的參賽隊伍獲得第一名。在Adult Size組2VS2足球比賽中，火神隊獲得季軍，僅次於德國伯恩大學NimbRo隊和德國奧芬堡大學Sweaty隊。

當談到是否有機會打敗德國參賽隊伍、2050年成為那支去和當年的人類世界盃冠軍一絕高下的團隊，優必選科技人形機器人首席科學家趙明國表示：

「在機器人運動控制方面，我們已經是最強的參賽團隊了，德國隊在人工智慧方面還是比我們更具有優勢，他們在機器人足球領域已經擁有近20年的經驗，我們的隊伍距離超越他們目前還存在一些挑戰，但在2050年之前，我們還有很長的時間可以去追趕。」

雖然德國無論是在真人足球還是AI機器人上都有讓人「羨慕嫉妒」的能力，但我們現階段真的沒有奪冠的機會了嗎？

趙明國透露，人形組KidSize組冠軍法國隊就非常看好火神隊強大的硬體平台，希望明年比賽能有機會合作，強強聯手組建一支更強大的機器人足球戰隊。

眼觀六路、感知八方，人形機器人技術到底難在哪裡？

當談到做人形機器人最難的地方在哪裡，趙明國從場景與技術兩個層面談到了目前優必選的突破與瓶頸。

首先來看下場景，人形機器人的感知及對世界的建模僅依賴於單目、雙目視覺感測器及慣性測量裝置。同時，RoboCup比賽中不允許使用遠程控制的方法對機器人進行行為干預。

這是很實際的問題。除了比賽場景外，如果人形機器人真正走入家庭或者在其他場景下服務人類，時刻保證遠程控制並不現實。

面對嵌入式計算資源有限的情況，機器人需要依賴自身感測器對周遭環境進行感知，通過其搭載的計算單元進行自主思考與規劃，自主地執行相應的行為決策。

再來看技術層面，趙明國表示如果想研發出理想的人形機器人，需要考慮的基礎問題主要包括：

一是基本的硬體能力，這是最基本的保證，比如機電系統的硬體能力必須不斷提升，因為人形機器人需要做實體，不能只是存在於電腦中的程序；

二是基本的環境感知能力，這其中包括計算機視覺、自我定位等前沿AI技術，然而獲取信息的過程是複雜的，充滿不確定性；

三是決策能力，機器人將決定如何進行下一步的行為。

這是研發人形機器人的過程中無法繞開的三個主要問題。

2019 RoboCup人形組部分參賽機器人

而拋開比賽，目前，全球人形機器人領域面臨的主要挑戰是硬體的發展滯後於軟體的發展。

趙明國表示：硬體無論在哪個領域都是基石，例如在計算機領域中，AI晶元熱潮為何興起？因為AI需要大量計算，需要有載體去處理，底層硬體技術必須能夠承載。

人工智慧技術的革新與發展促使硬體的發展需要提升到相應水平，擁有穩定且強大的硬體是需要突破的下一個瓶頸。

AI方面，優必選科技視覺及SLAM演算法高級工程師羅茜表示，在視覺目標檢測部分應用領域，機器早已超越人類。

例如，機器人檢測到某一物體，並向這一物體走去，這其中距離已經精確到毫米級別，人類目前很難做到這一點。

優必選科技人工智慧首席科學家、優必選科技悉尼大學人工智慧中心主任陶大程表示，目標檢測技術是最重要的計算機視覺技術之一。

優必選科技人工智慧首席科學家、優必選科技悉尼大學人工智慧中心主任陶大程

當下先進的目標檢測技術一般先利用深度神經網路提取特徵並預測可能包含物體的區域候選框，再判別物體是否在候選框內，同時調整候選框，從而得到較為精確的檢測框。

然而，因為判別過程和調整過程普遍相互獨立，所以調整後較差的檢測框有可能會得到較好的判別結果，進而影響最終檢測精度。

針對這一問題，優必選科技悉尼大學人工智慧中心致力於研究並提出有效的檢測框細調（精鍊）機制來改善目標檢測的表現。

比如，優必選科技悉尼大學人工智慧中心提出利用周圍的檢測結果作為上下文信息來輔助改進當前檢測框的判別與調整結果（Context refinement for object detection: ECCV-2018）。

具體來說，優必選科技悉尼大學人工智慧中心先提取周圍檢測框的語義和幾何信息作為上下文，然後通過一個加權策略來矯正較差的檢測框，進而提高檢測演算法的精度。

優必選科技悉尼大學人工智慧中心提出的方法有效地提高了演算法的魯棒性，同時模型還保有較高的運算效率。

另外，優必選科技悉尼大學人工智慧中心的其他相關工作還包括：提出使用子模分析來改進檢測框的判別精度、提出一種局部度量分析方法來處理檢測問題等等。

七年磨一劍：大力布局科研，這家國內AI獨角獸正在籌備走向資本市場

優必選科技不僅在悉尼大學成立了人工智慧中心，還在清華大學、華中科技大學都設立了智能服務機器人聯合實驗室。

優必選科技人形機器人首席科學家趙明國

優必選科技人形機器人首席科學家趙明國談到如何與人工智慧首席科學家陶大程配合時，表示雙方分別在各自專註的領域發力，一起探索新路，互相配合，以實現共同的願景。

而這一願景正是要研發出真正能為人類提供服務的人形機器人。

趙明國表示：高校更多的是關注探索前沿的工作，而企業則有更大的責任去實現技術的落地應用，優必選科技把人形機器人作為人工智慧的一個載體，希望實現技術和產品的落地，並應用於家庭。

企業的一大優勢正是可以在資金方面給予研發更大的助力。據了解，優必選科技近三年研發費用投入占營業收入的平均比例超過18%，這一比例在AI公司中是非常高的。

重視研發也為優必選科技實現商業落地奠定了良好的基礎，公司相繼推出了多款家喻戶曉的產品。2016 年，優必選科技的 540台 Alpha 機器人亮相央視春晚，其大型仿人服務機器人Walker又亮相2019年央視春晚深圳分會場。

2019年央視春晚深圳分會場，優必選大型仿人服務機器人Walker新一代隨音樂起舞

在新智元3月推出《2019AI獨角獸白皮書》中，於2012年3月成立的優必選科技就以50億美元（約合358億元人民幣）的估值位列AI機器人硬體獨角獸第一名。

目前，優必選科技正在籌備上市。

趙明國表示走向資本市場後，有利於吸引更多人才加入並投入人工智慧與人形機器人行業。從全球來看，人形機器人的發展目前還處於初級階段，未來還有很長的路要走，需要更多助力。

比起波士頓動力，安全可靠才是人形機器人走進家庭的優勢所在

無論是科幻電影還是現實科技的發展方向，人形機器人都是詮釋AI的最好載體，也代表了科學技術達到完美的釋放。

《超能陸戰隊》主人公Hiro與家庭機器人大白(Baymax)相擁

而走入家庭是優必選科技的終極目標，選擇人形機器人這一AI載體有利於更好地進行人機交互。

事實上，國際上有不少已經推出人形機器人的科技公司，例如波士頓動力和日本本田。

但波士頓動力與本田仍在為商業化苦惱，優必選科技卻已做好準備，研發出走入家庭的人形機器人。

和其他公司相比，優必選科技的優勢在於其努力提高人形機器人的安全可靠性。

當談到與波士頓動力明星人形機器人Atlas的區別時，優必選科技運動控制演算法高級工程師董浩博士表示優必選科技一直立足於讓智能機器人走進千家萬戶，以家庭服務為導向來推進產品的研發方向。

優必選科技希望公司研發的人形機器人能讓人產生親和感、更安全、穩定、可靠，在家庭中為人類提供服務，而波士頓動力主要面向軍事應用。

保證安全可靠才有機會實現人形機器人大規模的商業化。

前不久，一則「波士頓動力機器人」備受人類虐待後奮起反擊的視頻刷爆了社交網路，儘管後來被證實是合成的假視頻，但依然引起了網友對機器人革命即將到來的恐懼。從這點看，安全可靠是未來機器人走進千家萬戶的首要前提。

人與機器人的關係是永恆的話題，他們之間需要相互協作、共同進步。

從手機里的語音助手到現在普及率越來越高的智能家居音箱，人機交互方式一直在不斷革新。由於擁有信任基礎的天然優勢和技術革新所支持的主動交互技能，人形機器人有望成為下一代消費級的人機交互中心。

人形機器人未來會成為人類日常生活的一個伴侶或助手，人機共存的時代已悄然來臨。

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