4月27日,适逢清华大学庆祝其113岁校庆,该校宣布成立了人工智能学院。该学院将专注于"人工智能的关键基础理论与架构”,以及"人工智能与其他领域的跨学科融合"(简称“人工智能+X”)。新学院旨在培养中国的顶尖AI人才,并成为原创性创新的摇篮,其成立标志着清华大学向着科技自立自强的目标迈出了坚实的一步,预示着中国在高水平科技竞争中稳固自身的位置。
清华大学人工智能学院成立仪式
在这项隆重的活动中,清华大学还举行了一场人工智能成果展览,着重展现了学校在人工智能的基础理论与关键技术研究领域所取得的突出成就。展览同样突出了“人工智能+”如何促进交叉学科的发展和推动行业智能化转型的积极进展。特别引人注目的是,展览中的明星项目“星动纪元”的小星及升级版小星Max,它们以卓越的通用性和智能性展示,获得了到场领导及专家们的极大肯定。其中,身高165厘米、体重55千克的小星Max展示了走上几级台阶的轻盈动作,以及在斜坡与平地之间平滑转换速度的能力。小星Max面对凹凸不平的地面,也能保持姿态的平衡和步态的平稳,穿行自如,彰显了其出色的适应性和智能水平。
本次展览中引起广泛关注的一个亮点是,小星Max机器人配备了名为XHand的高度灵活“双手”。这双被精心设计的机械手具有极高的操作灵活性和自主度,能够做出精确且迅速的动作,如夹取、捏、握持、拧转等。据悉,这款机械手是星动纪元项目为人形机器人量身定做,配备有5个阵列式传感器和12个动作自由度,最大抓握力可达到80牛顿,这允许它执行与人类手部相似的精细操作。XHand的开发标志着人形机器人在模拟人类手部动作方面迈向了一个新的里程碑。
搭载XHand灵巧手的小星Max
在人形机器人技术领域,随着运动能力的不断进步,我们看到了对人类运动模仿的极限挑战,这些机器人能在湿滑的路面上独立行走,彻底刷新了人们对其潜力的认知。对于人形机器人的步态规划和控制策略,不同的研发团队选取了各自的路径。一些团队坚持使用传统的模型预测控制(MPC)方法,而另一些团队则开始利用强化学习等先进技术。尤其是端到端的强化学习技术,已经在人形机器人研发中证明了其巨大的潜力和价值。
传统上,针对人形机器人所面临的复杂环境和动作需求,开发团队需要为不同场景设计和开发多套特定的算法——比如上下楼梯、平地行走、稳定站立或者应对不平路面,这不仅增加了开发的复杂度,也限制了机器人的应用范围和灵活性。
星动纪元项目通过采用端到端强化学习技术,提供了一种能够大幅简化算法开发复杂性的技术路径,同时还能在复杂的应用场景下保持机器人的稳定运动控制。通过这种技术,不同的场景和需求可以通过单一算法得到支持,极大地提高了机器人的泛用性和通用性。在全球范围内,能够实现这一目标的团队并不多,星动纪元的成就在于他们不仅掌握了这项先进科技,而且成功地将其应用于实际产品中,为人形机器人技术的发展树立了新的标杆。
通过摆脱对复杂环境准确建模的依赖,强化学习开启了一扇新门,允许机器人以前所未有的方式与环境互动、学习,从而实现更自然、更动态的行为模式。
强化学习对于解决传统模型预测控制(MPC)算法的局限性具有重要意义。在传统MPC算法中,精准的环境建模是必需的,但对于不规则的地形如凹凸不平的路面或湿滑的雪地,建模变得极其困难。相对而言,强化学习算法通过让机器人自我学习和探索,使之能够适应并处理各种复杂的环境条件,而无需事先对环境进行严格的建模。
这种学习方式的好处是显而易见的。通过实时的环境互动,机器人不仅能够收集并处理各种数据,而且能够在面对突发情况时快速做出响应,极大地提升了其灵活性和适应能力。小星Max通过这种方式训练,使其能够在复杂的场景中保持稳定,即使遭受意外的干扰也能迅速恢复平衡。
而在强化学习的加持下,小星Max不仅在技术上取得了巨大的进步,也在实际应用中展示了这种进步。去年末,在积雪滑路的环境测试中获得的成功,标志着星动纪元在人形机器人领域取得了重要突破,尤其是在极端环境下保持稳定性的能力方面。
强化学习还推动了人形机器人智能化水平的全面提升。以大模型构成的“大脑”和通过强化学习形成的灵活的“小脑”相结合,不仅增强了机器人的认知能力,也极大提高了其运动控制和自主平衡能力,从而在各种复杂环境中实现了更接近人类的行走和动作。
此外,采用端到端强化学习训练允许直接从原始数据中学习,从而突破了手动特征提取的局限,同时扩大了对不同任务和环境的覆盖度和可拓展性。虽然带来了一定的技术挑战,但通过对算法底层架构的不断创新和优化,星动纪元成功地提升了训练效率和效果,进一步巩固了它在人形机器人技术领域的领先地位。
这些技术进步描绘了一个充满希望的未来,即人形机器人不仅能够在工业、商业和家庭服务等领域发挥重要作用,而且能够实现更加自然、智能和动态的交互方式。随着人工智能和具身智能技术的不断进化,我们越来越接近这个未来的可能性。
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