揭秘日本現代機器人教父石黑浩：20年專做美女機器人

最近幾年，無論是波士頓動力會空翻的機器人Atlas、俄羅斯」神槍手「Ferdo，還是新晉的「首位機器人公民Sophia，機器人屆總是不斷有網紅出現。近日，又有位美女機器人榮登機器人網紅榜，更讓人震驚的是這位名叫Erica的機器人已經找到了自己的工作，她將於今年4月代替人類成為新聞主播。

如果說Sophia憑藉毒舌成為機器人屆的第一網紅，那麼Erica完全可以憑藉美貌成為機器人屆第一美女。從本質上講，Erica與Sophia同屬交互機器人，與Sophia「口出狂言」相比，Erica更加溫婉恬靜，因而並未使人類產生恐懼也就沒有獲得過多的關注。不過，與表情誇張機器人感十足的Sophia相比，Erica看起來更像人類，她的皮膚完全沒有塑料感十分接近人體皮膚，近看還能看到皮膚的紋理以及些許的絨毛，甚至還能清晰聽到她的「心跳」。

想做新聞主播需要極強的語言溝通能力了，Erica為此也做了不少準備。Erica集成了語音生成演算法、面部識別技術和紅外感測器，這使得她不僅能夠識別人類，還能與人類進行對話，並自主地對人類的言語作出反應。雖然Erica還不能移動肢體，但Erica可以獨立地變化自己的面部特徵比如眨眼、微笑，她還可移動自己的頸部、肩部和腰部，同時她還能夠跟蹤在房間行走的人。

Erica出生於2015年，而她的創造者正是比喻為「現代機器人教父」的日本大阪大學教授石黑浩。石黑浩教授研究機器人已有二十多年歷史並推出了30多款機器人。由於石黑浩教授推出的機器人與真人太過相似，一度使人忽略了他這項研究的本質。對此，石黑浩教授曾公開表示，他最根本的目的並不是要在外貌上復刻人類，而是想複製人與人之間的親密關係，力圖使人與機器人的交互達到人與人交互的自然境界。

那麼，石黑浩教授的研究成果又該如何商業化，自然的人機交互對主打服務和陪伴等功能的機器人是否必要呢？

一、日本現代機器人教父——石黑浩

緊蹙的眉頭、嚴肅的表情，在搭配上一身黑色的衣服，這是石黑浩在鏡頭面前永遠的形象，十多年都未曾改變。他所說並不是想要研究機器人，而是想複製人與人之間的親密關係，其實與他的成長經歷息息相關。

石黑浩從小遠離父母，由祖父母養大，從小最感興趣的事就是繪畫。所以，1981年石黑浩進入山梨大學讀繪畫專業，後來他得知自己患有色盲，不可能將繪畫作為終身事業，因此一度陷入迷茫。後來，石黑浩接觸到了計算機，他發現編程與繪畫類似，並對Assembler，Pascal等新辭彙產生了非常強烈的興趣。於是，他先是在山梨大學完成研究生課程，又獲得大阪大學博士學位，主攻機器人研究，之後他又先後在山梨大學、大阪大學、京都大學、美國聖地亞哥加州大學、和歌山大學先後做研究員、教授。

目前，石黑浩現任大阪大學智能機器人實驗室主任，研究方向主要有機器視覺，包括主動視覺、全方位視覺和分散式視覺，人類和機器人的智能信息平台以及機器人與環境的交互作用三大方向。近年來，石黑實驗室也將人工智慧技術加入到機器人的研究中來，並在實驗室開創了一個名為人機交互（HRI）的研究領域，混合工程學、人工智慧、社會心理學和認知科學等四大學科。其目的是研究人類為什麼以及何時願意與機器進行互動並感受到機器人的感情。

二、人機交互初步的商業化探索

本著建立人與機器人之間的親密關係，石黑浩在2000年開啟了超模擬機器人（android）項目，並在當時設計了一款在輪式平台上搭載可移動鋼製手臂的機械裝置，而這一設備受到了實驗者的排斥，石黑浩開始意識到機器人還是應具備人的外表才能更好地與人類交互情感，於是他開始運用超模擬機器人進行研究。

▲石黑浩仿製女兒的機器人ReplieeR1

想要研究出高度類人的機器人，首先需要捕捉人類行為的細微特徵，包括呼吸、坐姿以及對隨機刺激的反應等。石黑浩通過對妻子日常生活進行錄像來獲取人體行為特徵，並在2002年以自己的女兒為原型，創造了第一個超模擬機器人ReplieeR1—R for Risa（石黑浩女兒名為Risa）。2005年又以東京知名女主播藤井雅子為原型，與東京機器人製造商可可洛公司合作研發了機器人Repliee Q1 Expo，並藉此得到了業界認可，石黑實驗室也被媒體推上了電視節目，開始被公眾關注。

隨後，石黑實驗室推出了Geminoid系列，這一系列是指仿製某一特定人的機器人。想要製作Geminoid，需要對被仿製人體進行精確測量與三維掃描，並用石膏來準確地複製面部輪廓。目前石黑實驗室推出兩款Geminoid：高度模擬石黑浩教授本人的機器人Geminoid Hi-2以及外形似20多歲的日俄混血女性的機器人Gemnoid F。HI-2和F都使用氣動驅動裝置代替電動機，以此使機器人運動更類似於人類。

▲石黑浩仿製自己的機器人Geminoid Hi-2

不過，這兩款機器人在設計上略有不同，Geminoid Hi-2具有50自由度，不僅可以輕鬆地做出各種表情，還能夠調整整個身體姿勢，在行動能力上與人類更類似，多達50多個驅動器也使得Geminoid Hi-2的運輸非常困難。儘管如此，Geminoid HI-2還是成為了石黑浩的分身，代替他離開大阪並通過遠程操控技術使其在世界各地講課。

而Geminoid F的自由度限制在12自由度，大部分分布在Geminoid F的臉上，使Geminoid F表現出自然的面部表情。Gemnoid F還採用了動作捕捉系統，能夠做出眨眼、微笑、皺眉等65種不同面部表情，皮膚由柔軟的硅膠研製，膚色逼真度極高，更能像真人發聲、對話、唱歌等，並出演了電影《再見》。

▲機器人Geminoid F參演電影《再見》

除了高度模擬的機器人外，石黑浩也在將人機交互親密感進行了商業化探索，2010年石黑實驗室推出的移動遙控機器人Telenoid R1可以模仿千里之外的親朋好友的聲音和表情，可以使人們遠距離「聊天」。

▲微縮版人體觸感概念手機Elfoid

2011年大阪大學與日本移動運營商NTT DoCoMo和高通合作推出了只有8英寸長的微縮版人體觸感概念手機Elfoid。2012年石黑實驗室還推出了一款人形抱枕Hugvie，不僅材料接近人體皮膚，頭部收納處還可放置手機，在使用者抱著接聽電話時，彷彿對方就在身邊。

▲人形抱枕機器人Hugvie

在日本，個人機器人在教育領域已有普及應用，石黑浩相信未來個人機器人會非常普及。不過，日本的機器人市場增長空間有限，石黑浩也也開始關注中國市場，並與中國企業合作研發適用於中國市場的教育機器人，可陪伴使用者進行口語練習。

不過，以上提到的機器人還有賴於人類編程，最近幾年人工智慧技術的不斷突破，機器人成為了人工智慧技術最有潛力的落地場景，因此石黑實驗室也推出了具有語音識別、人臉識別等新功能的智能機器人。

三、人機交互使機器人更智能

2015年石黑浩帶來團隊研發出第一個完全自主的機器人Erica，運用了語音識別、紅外人體追蹤、語音合成和自然運動生成等多項技術。Erica的眼睛、嘴巴和脖子等可通過氣壓活動，呈現出各種表情和動作，看起來與人類十分類似。

除了外表上的高度仿人，Erica還使用了神經網路技術能夠解析人類言語並回答問題。這正是由於外表上的高度擬人以及出色的語音識別和合成能力，Erica將在今年4月擔任新聞主播。而在學術上Erica也急劇研究價值，目前已被日本三所大學用於人機交互研究，同時被納入日本科學技術廳「先進技術的探索研究計劃」之中。

雖然，Erica已經獲得了不錯的人機交互效果，但石黑浩並沒有停下研究的腳步。2017年石黑浩實驗室又創造了外型更加靚麗的機器人 Androidol U。Androidol U 不僅可以自主與人類對話，還通過人工智慧技術從對話中不斷學習並在適時場景下使用，目前Androidol U的對話模式累積已有 4000多種。

四、國內交互機器人研究

不過，目前世界上研究交互機器人的並不只有石黑實驗室一家。中科大的智能機器人實驗室也在致力於交互機器人的研究，並在2016年推出了第三代特有體驗交互機器人佳佳。

▲中科大體驗交互機器人佳佳

佳佳是一款高顏值的機器人，據稱她的樣貌取自中科大五位高顏值女生，並且具備初步的人機對話理解、面部微表情、口腔及軀體動作匹配功能。當與人交流時，她可以通過追蹤對話者的面部表情感知其情緒，與常見的動作機械的機器人相比，具有非常高的智能。

目前，國內也有一些做模擬機器人的企業，但製作工藝上相對粗糙，機器感非常明顯，行動能力也十分不便，這最主要的問題還在於國內在機器人基礎配件，如伺服驅動裝置、各種感測器上的研發能力十分弱。另一方面，國內在人機交互上的研究才剛起步，人工智慧技術也剛剛進入落地應用階段。

想要研發出既高度模擬人類，又具備人機交互自然真實感的機器人還需對人體本身進行更深入的研究。

結語：人機交互是機器人的未來

近年來，隨著中國人口老齡化時代的到來，機器人已不斷進入到應用場景，無論是在酒店、餐廳、火車站、政府機關等公共場所服務的機器人，還是在家庭中承擔陪伴娛樂等功能的家用機器人，都亟待提升人機交互能力。

當然，隨著人工智慧技術的不斷發展，機器人也將逐漸更貼近人類。機器人不僅要具備聽從指令、回答問題以及業務引導等基礎工作能力，更應通過人機交互技術拉近機器與人之間的距離，這將成為決定主打服務、陪伴等功能的機器人層次的關鍵因素。