孫宇教授解讀：美國國家機器人計畫2.0——無處不在的協作機器人
雷鋒網按：作者孫宇，南佛羅里達大學電腦系教授、斯坦福大學訪問教授、IEEE RAS機器臂抓取和操作技術委員會的始創主席及美國總統國情諮詢委員會機器人方向的顧問。本文系雷鋒網獨家文章。
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在2016年11月30日的NRI PI會議上，Reid Simmons（一個新到任的NSF負者機器人官員 ）給我們介紹了新宣佈的NRI-2.0。這是個新的專項計畫，它的第一次申請的截止時間是2017年的二月二號。會後，我更好地瞭解了這個NSF引導的新趨勢。這裡我來講述一下我的理解。
這個新計畫側重於無所不在的協作機器人。
“無處不在”隨著智慧手機的成功開始成為一個很受歡迎的詞。我們的智慧手機中有各種各樣的感測器，智慧家居裡也有很多的感測器。而我們整天人不離機。手腕子上還戴的智能手錶，睡覺也不脫下來。所以我們生活在一個感測器無處不在，無時不在的世界裡。 現在，這個計畫要推動無所不在和無時不在的動器人。所以，在未來，每個人都有一個房子，一輛汽車，一台電腦，一部智慧手機和一個機器人。
在某種意義上，機器人已經在很多的地方了。但在許多領域中，它們沒有滲透到像工廠那麼深入。我們還是經常在這裡或那裡看到機器人。我們可能看到機器人在醫院，農場，礦山甚至火星上工作。但它們仍然很罕見。當它們在我們的家裡工作時，它們通常是以偽裝的形式，如洗衣機和烘乾機，洗碗機和Roomba。我們還沒有看到一個功能齊全的機器人管家，能夠在日常生活活動中幫助，照顧我們，特別是老年人和殘疾人 。
即使工廠也可以使用比現在更安全的機器人，從而使人類工人和機器人可以一起工作，沒有隔離。我們應該看到，如果人和機器人組成團隊，協調合作，會更有效率地完成任務。
因此，NSF計畫每年向NRI-2.0 投入3000至4500萬美元，以支持40-70個專案，從而實現這一目標。
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與“舊的”NRI不同，NRI-2.0強調可擴展性和連線性
可擴展性包括以下問題：
1.多個代理(agent)（人和機器人）如何進行交互和協作，以使其更有效。
2.如何使機器人廣泛適用于不同的設置和環境中。這是和專門化對應的廣泛通用性問題。
3.如何使用線上資訊或來自其它機器人的資訊來更好的學習
4.硬體和軟體如何可擴展。 形成的更複雜的系統依然可靠。
連線性涉及以下問題：
1.進行人機聯接通訊（“舊”NRI裡也有）
2.與其它機器人分享學習成果，
3.共用感測器資訊 — 從其它機器人的或者環境的感測器得來的。
4. 共用規劃
該計畫還鼓勵發展重視這一方向的教育課程，以及學校與行業和政府機構的合作。
為了更好地說明，這裡舉個例子。如果你現在在工作，環顧一下四周。現在想一想如果一半的同事決定辭去他們的工作，追求他們成為藝術家的夢想，而很多機器人被雇用來與你合作，你的工作會發生什麼變化？你將需要不僅與人，而且與機器人協調。這對你來說並不陌生，因為你以前使用過電腦和某些類型的機器。機器人是電腦和機器的集成。通過一段時間，你會學會如何應付這些機器人，當機器人手臂砸向你的頭部時，你會學會躲閃。如果機器人很聰明，你很快學會和機器人共處，你會很高興與它們合作。如果它們真的很蠢，你可能會完全忽視它們，把它們涼到一邊， 試圖自己完成所有的工作 。
在與人類同事的一起工作時，智慧型機器人不僅應該瞭解它應該做什麼，而且還應該瞭解 同事正在做什麼。它應該有宏觀大局感，什麼正在進行中，誰在做什麼，誰需要幫助，以及如何去幫助。機器人不僅需要對任務有深刻的理解，和知道同事們現在在做什麼，想什麼，還應該可以預測他們接下來會做什麼，想什麼。
當有多個機器人和人類工作者時，事情變得更加有趣。機器人之間會有通信。它們可以非常有效地共用資料，感知資訊和學習結果。它們可以共同計畫和協調行動。無處不在的多個協作機器人會比單個協作機器人更容易理解事物情況和人類行為，因為不在的多個協作機器人有更好更全面的感知，並可以放大它們的力量。
對於不同工作場所 。機器人們應該像人類一樣能夠快速適應新的環境，而無需任何特殊的程式設計。機器人的軟體和硬體應允許它們承擔各種任務，與不同的人合作，並在不同的環境和條件下生存。
不難想像，無處不在的協作機器人的出現將觸發更多人類的積極的和恐懼的感覺。與機器人共存將提出新的倫理和法律問題。我們需要預測和理解新的人類 - 機器人社會的複雜性。在發展技術的同時，我們應該引導機器人技術增加每個人的財富，提高每個人的生活品質，防止社會不平等。
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一些重要的技術問題
為了實現這一目標，該計畫列出了一些重要的技術問題，應該加以解決：
協作問題
協調和協調所有代理(agent)：人類和機器人。
多個機器人應該可以分散式方式感知，學習，計畫和行動。
機器人可以學習自己的經驗，其它機器人的經驗，和人類的和互聯網獲得的知識。
機器人應該分享它們的知識和學習成果。
交流問題
人機溝通應該是順利和有效的，不需要人類太多的學習就可以掌握如何同機器人交流。
交流應該包括語音語言和肢體語言。
機器人應該能夠理解和預測人們的行為。
機器人應該能夠讀取人們的精神狀態，例如一個人是快樂，還是悲傷或憤怒。
機器人應該能夠與人類建立一種值得信賴的關係。
可擴展性問題
軟體和硬體應該是廣泛通用的。它們可以在不同的情況下工作 。
它們應該是可擴展的，例如可組合的，可集成的。兩個機器人的團隊的軟體應該不用任何改變就可以給200個機器人的團隊使用。
資料共用也應該是可擴展的。
物理安全問題
機器人與人合作，應該能夠安全的與人類有身體接觸 。
它們應該是安全的。軟機器人可以更安全。但是一個軟的機器人仍然可以使人窒息。
機器人可能需要很多的感測器來精確監測它們的狀態以確保安全。
其他的問題
易於使用的作業系統和程式設計語言將會吸引更多的人還接觸機器人技術，如果不需要多少的培訓學習就可以設計製作機器人，程式設計給它智慧，能參與到機器人技術發展的人力就會更大，機器人技術的發展就會更快，更貼近需要。同時要發展共用的機器人平臺，軟體，和資料，它們對於測試技術，比較結果和評估非常有用。
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看到一些工業界沒有看到的問題
這幾十年來，我們並不缺乏對機器人給人類世界和社會帶來各種影響的猜測，從經濟，倫理，道德，法律等方方面面。有些猜測是很鼓舞人心的，還有很多是很可怕的。它們都發人深思。隨著機器人和人工智慧技術的發展，這些猜測離我們愈來愈近。我們卻還沒有開始對機器人給人類帶來的各種可能影響進行深入系統科學的研究。希望這個NSF計畫將支持一些這方面的項目，提供令人信服的答案，科學的估量機器人對社會的影響是什麼，以及如何促進積極的影響和防止危險的後果。
該計畫將支持兩種類型的研究專案。
一個是基礎的，另一個是綜合的。
基礎項目將側重於一個或兩個對協作機器人團隊的發展很重要的技術。每個項目的資金是三年35萬美元到75萬美元不等。綜合項目是通過集成多種技術並將其應用於真實環境中的真實平臺來解決一個長期問題。每個項目的資金是四年從五十萬美元到150萬美元 。
我可以看到NRI 2.0從舊NRI的演變 。
隨著自動駕駛車（AV）的湧動，駕駛員和自動駕駛車之間的協作機器人關係及其技術挑戰已經在工業中被充分的認識到了，並研究了多年。
NSF希望保持理念的領先，可以看到一些工業界沒有看到的問題。
例如，許多自動駕駛車和許多普通人駕駛的常規車輛同時在路上行駛 。多個自動駕駛車如何共用感知能力，資料，規劃，行動和與人類駕駛員的溝通。如果處理好了，可以顯著提高交通系統的安全性。我本人對分散式機器人沒有特別關注。但是，我可以理解在人機合作場景中多個機器人協同會比單個機器人更強大一個數量級。