AI近幾年的快速發(fā)展離不開(kāi)深度學(xué)習(xí)方法的深入研究,而深度學(xué)習(xí)提升AI能力的最顯著表現(xiàn),目前來(lái)看主要集中在兩個(gè)方面:圖像識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別。
通過(guò)對(duì)圖像的語(yǔ)義分割,圖像識(shí)別技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用得特別廣泛。在手機(jī)攝影、拍照購(gòu)物、刷臉支付等各種領(lǐng)域,圖像識(shí)別給我們帶來(lái)了極大的便利。同時(shí),基于語(yǔ)音識(shí)別的各種語(yǔ)音助手比如智能音箱等,也在悄然描畫(huà)智能家居的未來(lái)。可以說(shuō),單單是在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)這兩個(gè)方面的技術(shù)突破,AI就已經(jīng)給世界帶來(lái)了巨大改變。
但是,人有五感,除了視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)之外,還有非常重要的觸覺(jué)。曾經(jīng)有個(gè)人做實(shí)驗(yàn),看看蒙上眼睛堵上耳朵再綁手腳這人會(huì)怎樣,結(jié)果差點(diǎn)兒整出精神病。
那么具體到AI這件事上,僅僅發(fā)展其視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)技術(shù)已經(jīng)逐步呈現(xiàn)了“瘸腿走路”的特征。如今,或許是時(shí)候討論一下給它加上觸覺(jué)這件事了。
視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)長(zhǎng)板下的觸覺(jué)短板
視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的,其最重要的作用也集中在兩個(gè)字上:識(shí)別。
為什么視覺(jué)的識(shí)別和聽(tīng)覺(jué)的識(shí)別技術(shù)這么重要,而且被首先開(kāi)發(fā)出來(lái)呢?筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面的原因。
第一,視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)是判斷某一個(gè)物體特性的基本方法。如何確定一個(gè)人是張三而不是李四?首先我們要看他的臉,千人一面這件事兒基本不可能,臉也就成為了一個(gè)人區(qū)別于他人最顯而易見(jiàn)的特征。其次,每個(gè)人的聲音可以說(shuō)也是藏在身體里的一道獨(dú)特密碼。所以,要讓AI認(rèn)出人,視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的技術(shù)研發(fā)就首當(dāng)其沖了。
第二,識(shí)別在現(xiàn)實(shí)生活中蘊(yùn)藏著人類的巨大需求。無(wú)論是工作還是學(xué)習(xí),亦或是企業(yè)的生產(chǎn),幾乎離不開(kāi)視聽(tīng)尤其是視覺(jué)技術(shù)。比如攝像頭監(jiān)控到了工業(yè)生產(chǎn)流程、鏡頭下的人們的動(dòng)態(tài),但是如何識(shí)別這些海量?jī)?nèi)容就成為了人們的難題。又如各種場(chǎng)景下物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的構(gòu)建,如果沒(méi)有視聽(tīng),萬(wàn)物互聯(lián)也就成為了無(wú)本之源。
第三,視聽(tīng)技術(shù)的突破得益于技術(shù)的長(zhǎng)期積累。計(jì)算機(jī)視覺(jué)分析早在上個(gè)世紀(jì)六十年代就已經(jīng)走進(jìn)了科學(xué)家們的研究視線,而以雞尾酒會(huì)為代表的語(yǔ)音識(shí)別則是在更早的一九五三年。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,關(guān)于機(jī)器視覺(jué)和語(yǔ)音識(shí)別問(wèn)題的研究成果已經(jīng)非常豐富,近年來(lái)興起的深度學(xué)習(xí)方法則助推其進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展的高潮。
事實(shí)上,兩種技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用也確實(shí)為無(wú)論是B端還是C端的用戶都帶來(lái)了巨大的便利之處。但是隨著人們對(duì)AI應(yīng)用能力的要求的提高,視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)這兩塊長(zhǎng)板顯然已經(jīng)彌補(bǔ)不了觸覺(jué)短板帶來(lái)的問(wèn)題。
比如倒水這件事。倒水和接水是有很大區(qū)別的。接水只需要給機(jī)器定一個(gè)出水的量,量滿即止,就不會(huì)出現(xiàn)灑溢的問(wèn)題。而要想機(jī)器實(shí)現(xiàn)像人一樣倒水,就不是這么簡(jiǎn)單了,它不僅要涉及到視覺(jué)觀察水杯在哪兒、是否對(duì)準(zhǔn)了杯口、水杯是否已經(jīng)倒?jié)M,還必須要保證拿到的被子不會(huì)滑落。那么,這個(gè)時(shí)候只依靠視覺(jué)識(shí)別就不夠了,畢竟機(jī)感受杯子會(huì)掉這件事觸覺(jué)肯定比視覺(jué)來(lái)得快,不然現(xiàn)實(shí)中也就不會(huì)有那么多人會(huì)被燙傷了。
由此可見(jiàn),雖然AI不再是瞎子、聾子,但隨著其不斷長(zhǎng)大,觸覺(jué)障礙帶來(lái)的麻煩恐怕也就會(huì)越來(lái)越多。
從皮膚到虛擬現(xiàn)實(shí):身處閨中的觸覺(jué)模擬
人的皮膚上遍布著觸覺(jué)感受器,其將來(lái)自外界的溫度、濕度、壓力、疼痛等刺激通過(guò)神經(jīng)傳遞給大腦,然后作出分析和應(yīng)對(duì),這就是人的觸覺(jué)活動(dòng)的一個(gè)基本邏輯。如果一個(gè)人的觸覺(jué)失靈,最大的危害就是其將無(wú)法感受到來(lái)自外界的危險(xiǎn),進(jìn)而無(wú)法做出反應(yīng)?,F(xiàn)實(shí)中有很多這樣的例子,有人天生痛覺(jué)缺失,受傷就成了家常便飯。那么用到機(jī)器人的身上,觸覺(jué)的缺失就意味著必須要從其他方面迂回地為其設(shè)計(jì)自我保護(hù)系統(tǒng)。
那么,有沒(méi)有什么辦法讓虛擬觸覺(jué)成為現(xiàn)實(shí)呢?
事實(shí)上,研究者們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里探索虛擬觸覺(jué)的腳步一直以來(lái)并沒(méi)有停止。只是由于觸覺(jué)系統(tǒng)的復(fù)雜性,比如如何模擬皮膚觸覺(jué)感受器對(duì)不同刺激的感知等,導(dǎo)致觸覺(jué)研究基本上仍然停留在實(shí)驗(yàn)室和論文當(dāng)中,其在市場(chǎng)上的應(yīng)用還不夠成熟。關(guān)于觸覺(jué)的研究,目前來(lái)看主要還是通過(guò)開(kāi)發(fā)模擬觸覺(jué)感受器的傳感器,表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
模擬電子皮膚。由于觸覺(jué)最直接的是由皮膚感受到的,所以電子皮膚也就成為了觸覺(jué)研究者們最青睞的課題。針對(duì)復(fù)雜的觸覺(jué)系統(tǒng),研究者們同樣是采取了針對(duì)不同的刺激類別而研發(fā)不同的皮膚傳感器,80年代以來(lái),分別研發(fā)了專門(mén)感應(yīng)溫度、濕度、力度等各個(gè)方面的傳感器。
最近,約翰霍普金斯的大學(xué)的研究人員們開(kāi)發(fā)出了一種新的電子皮膚,其可以通過(guò)感知刺激將沖動(dòng)傳遞給周圍的神經(jīng)來(lái)重建觸覺(jué)。研究者們把電子皮膚套在受試者的指尖,然后將其連接到受試者的身上,測(cè)試結(jié)果表明,受試者確實(shí)能對(duì)尖銳物體和圓滑物體表現(xiàn)出疼痛和非疼痛的反應(yīng)。這說(shuō)明至少在部分功能上,這種電子皮膚可以稱得上是成功的。只不過(guò)它對(duì)溫度的感應(yīng)還不太靈敏,這也是需要改進(jìn)的地方。
機(jī)器手抓舉實(shí)驗(yàn)。在家庭或商業(yè)場(chǎng)景下,需要機(jī)器人用手去做的事情就很多了。在這方面,也有很多科學(xué)家嘗試了不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
卡梅隆大學(xué)的研究人員做了一套fingervision系統(tǒng),然后將其安裝在了一個(gè)機(jī)器人的手臂的末端。用來(lái)干嘛呢?剝香蕉皮。
用香蕉來(lái)做實(shí)驗(yàn),其意圖非常明顯了。用力太小,剝不下來(lái);用力過(guò)大,估計(jì)很多同學(xué)都知道把香蕉捏扁后是什么感覺(jué),我們可以感受一下這個(gè)機(jī)器人剝香蕉的樣子:
看起來(lái)還是很專業(yè)的嘛。該系統(tǒng)的主要功能就是當(dāng)機(jī)器人在抓取東西的時(shí)候,其可以通過(guò)觸覺(jué)來(lái)感知物品是否滑動(dòng)、是否能保持物品的形狀完整性,從而來(lái)控制抓取的力。但是同學(xué)們可以看到的是,雖然香蕉皮剝下來(lái)了,但最后拽那一下……實(shí)在是有點(diǎn)暴力啊。
虛擬觸覺(jué)。斯坦福大學(xué)則做了一個(gè)聽(tīng)起來(lái)很勁爆的裝置:wolverine(金剛狼)。它主要用在虛擬現(xiàn)實(shí)當(dāng)中。該裝置看起來(lái)十分令人無(wú)語(yǔ):長(zhǎng)長(zhǎng)的黑色鐵棍,再加幾個(gè)金屬片,往手指頭上一戴就完事兒。但看起來(lái)雖然簡(jiǎn)單,其卻能夠在為手指帶來(lái)觸覺(jué)上的反饋。比如抓取一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的杯子,鐵棍的滑塊便會(huì)扣緊,你就能真切地感受到杯子反饋給你手指的力度。
英國(guó)的一家初創(chuàng)公司則試圖在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)上做點(diǎn)觸覺(jué)的模擬。他們?cè)谝恢皇謱?xiě)筆的筆尖附近配備了一個(gè)微型設(shè)備“音圈驅(qū)動(dòng)器”。這樣如果在平板上選擇“磨砂紙”的書(shū)寫(xiě)場(chǎng)景的時(shí)候,該設(shè)備就會(huì)通過(guò)一系列復(fù)雜的震動(dòng)而重現(xiàn)書(shū)寫(xiě)場(chǎng)景的感受。一個(gè)小小的觸覺(jué)感受器,就可以模擬很多場(chǎng)景。
由此可見(jiàn),無(wú)論是針對(duì)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)還是虛擬增強(qiáng),已經(jīng)有很多人扎進(jìn)了觸覺(jué)模擬的研究當(dāng)中。那么,在未來(lái)技術(shù)成熟的時(shí)候,它會(huì)給我們帶來(lái)哪些進(jìn)步的可能呢?
集齊了這“三感”,AI更像人了
首先,義肢觸覺(jué)的恢復(fù)將成為技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)。
目前而言,義肢的最大作用是幫助人們恢復(fù)了部分功能性的能力,或者說(shuō),讓人們的身體看起來(lái)比較完整。但相較肢體殘缺的不幸,人們最渴望的仍然是能夠恢復(fù)肢體的感知功能。那么,當(dāng)人造電子皮膚能夠像真人皮膚一樣感知來(lái)自外界的不同類型的刺激,其也將能有效地避免因觸覺(jué)的缺失而給人們帶來(lái)的意外傷害。
其次,模擬觸覺(jué)技術(shù)的進(jìn)步也將對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)為更多人所接受產(chǎn)生有利的影響。比如上文中提到的“金剛狼”,以及為更多人所熟知的VR手套等。如此,虛擬真實(shí)將會(huì)變得更加真實(shí),玩家的沉浸感也將會(huì)更強(qiáng)。并且,在訓(xùn)練工人比如修車工等方面,其也將有大的永無(wú)之地,為企業(yè)省下購(gòu)買(mǎi)實(shí)物訓(xùn)練的成本。
最后,觸覺(jué)模擬的成熟也將和AI圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別一起將AI鋪向更廣更深的領(lǐng)域和層次,進(jìn)而影響物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程。這里我們可以開(kāi)個(gè)腦洞:想象一下,以后你坐進(jìn)車?yán)?,人臉識(shí)別認(rèn)出來(lái)是你之后自動(dòng)啟動(dòng)車輛,通過(guò)語(yǔ)音控制你聽(tīng)到了自己喜歡的音樂(lè),而座椅通過(guò)對(duì)你身體的感知自動(dòng)調(diào)整到你最舒服的位置,是不是很爽呢?
當(dāng)然,到那一步或許我們還差得很遠(yuǎn),但是實(shí)現(xiàn)觸覺(jué)的智能化很有可能是一個(gè)繞不開(kāi)的課題。當(dāng)以后的AI集齊了視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)之外的觸覺(jué)第三感,除了那皮膚包裹俠的密密麻麻的電子元件,還安能辨其是不是AI?
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