日前，華東師范大學蒯曙光教授團隊利用虛擬現(xiàn)實結(jié)合計算建模的方法巧妙地對人類社會行走行為進行了量化，并進一步設(shè)計了基于人類行為特性的算法，顯著提升了機器人的擬人性以及人機交互體驗，構(gòu)建了人類行為理論和導航算法之間的聯(lián)系，實現(xiàn)了人類社會行走理論從概念、模型到算法的跨越。
這項橫跨人文、科學和工程的交叉科學研究成果在國際頂尖計算機科學期刊《自然·機器智能》（Nature Machine Intelligence）上發(fā)表。
圖說：華東師大蒯曙光教授團隊 采訪對象供圖
機器人實現(xiàn)高質(zhì)量社會交互
隨著智能時代的到來，服務機器人越來越多地走進了人類生活，有望成為人類生活的得力助手。如何讓機器人變得更人性化，更能理解人并與人類進行高質(zhì)量的社會交互成為服務機器人領(lǐng)域的重點和難點問題。
為解決這一難題，需要將人類社會交互行為的理論概念轉(zhuǎn)化為能夠植入到機器人平臺的算法。
針對該難題，華東師大心理與認知科學學院和腦科學與教育創(chuàng)新研究院的蒯曙光教授研究團隊利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)成功地構(gòu)建了一個測量社會行為的理想實驗場景，對人類社會行走行為進行有效量化和模型化，并將其算法化后植入到機器人的導航平臺中，實現(xiàn)了人文科學理論從概念化、計算化到工程化的三段式跨越。
人類的社會能力相對于當前的人工智能算法具有無法替代的優(yōu)勢。這種優(yōu)勢在行走這一自然行為中得到淋漓盡致的展現(xiàn)。
“假想在一個社會場景中，人類在行走中會基于謙讓，盡量避免干擾他人的社會交互，盡管這樣做可能會讓我們繞遠路，消耗更多的時間和精力?！必崾锕馀e例說。這種對于人類而言稀松平常的行為與決策，對于機器人來說具有著相當?shù)奶魬?zhàn)，如何讓機器人具有像人類一樣的社會能力，從而提升機器人的擬人性以及人機交互的體驗，是當前領(lǐng)域內(nèi)的重要挑戰(zhàn)。
從人類社會行為到機器人導航算法
面對挑戰(zhàn)，團隊的研究工作旨在解決該框架內(nèi)兩個重要的科學和技術(shù)問題——第一是如何把人類社會行走行為定量化和模型化，構(gòu)建量化的模型預測人類的行走路徑；第二是如何把這些模型植入到工程算法中，實現(xiàn)對機器人導航算法的提升。
針對第一個問題，雖然心理學、人類學、社會學等領(lǐng)域?qū)θ祟惿鐣换バ袨殚L期關(guān)注，建立了諸多的理論，但是這些理論大多停留在現(xiàn)象描述的層面，缺乏完整的量化計算模型。
研究團隊巧妙利用前沿的虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)的實驗心理學研究方法，在虛擬場景中構(gòu)建了一個理想社會行走實驗場景，利用這個實驗場景定量化測量了人類社會交互空間以及社會行走特性。在行為學實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，團隊成員進一步采用計算建模的方法構(gòu)建人類行走行為的數(shù)學模型，提出了基于個人社會空間的社會行走模型，并在多個虛擬環(huán)境以及真實動態(tài)場景中證明了該模型在復雜社會場景中的魯棒性。
針對第二個問題，研究團隊在獲取社會行走行為的計算模型后，基于實際工程需求將該模型進行算法化，植入到機器人平臺進行驗證和優(yōu)化，檢驗基于人類智能的算法是否可以提升人類對機器人社會性與擬人性的評價。
研究的結(jié)果從多方面證明了基于人類行為特性的計算模型可以有效提升人機交互的體驗，以及機器人的擬人性與社會性。
“隨著社會經(jīng)濟水平的發(fā)展和人民生活水平的提升，科學技術(shù)的發(fā)展從簡單提升生產(chǎn)能力走向引領(lǐng)人類社會高質(zhì)量和諧發(fā)展。在新的歷史時期，文理學科交叉融合的重要性和必要性越發(fā)凸顯。”蒯曙光表示。其領(lǐng)銜的研究團隊近年來設(shè)計了一系列新的研究范式來實現(xiàn)人文科學理論的計算化和工程化，相關(guān)成果發(fā)表在心理學、神經(jīng)科學以及計算機科學等領(lǐng)域國際高水平期刊上，成為文理交叉研究領(lǐng)域別具特色的研究團隊。
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記者丨郜陽
來源丨新民晚報
編輯丨趙一航
編審丨戴琪
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