一張乒乓球桌大小的沙盤迷宮上,一只背著“書包”的大白鼠正在過道上爬行。突然前面出現了一個向左拐的箭頭標識,大白鼠貌似“看”懂了,扭了個頭就往左拐。之后的幾個岔路口,大白鼠都一一按照箭頭方向找到了正確的路。最后在印著湯姆·克魯斯頭像的海報前停了下來,完成了“主人”布置的任務。
昨天,在浙江大學智泉大樓的大沙盤迷宮現場,記者目睹了這神奇的一幕。不過,有個疑問:白天老鼠的視力是很弱的,況且它也不認識湯姆·克魯斯啊。那它是怎么完成這個任務找到海報?
大白鼠腦里植入芯片和電極
“看到大白鼠背上的那個‘書包’了吧,奧秘就在里面。”浙江大學計算機科學與技術學院的潘綱教授介紹說,首先會給大白鼠做開顱手術,植入芯片和電極。這些芯片和電極跟背后的“書包”是相連的。而“書包”里有一個針孔攝像頭、一塊電池和一個無線傳輸模塊。這個無線傳輸模塊功能類似于wifi,可以與電腦進行信號傳輸。
攝像頭相當于大白鼠的“眼睛”,它“看”到的景象,都會通過“背包”里的傳輸器傳給電腦,電腦通過人工智能中的機器視覺技術自動分析與識別圖像中的物體,反饋給大白鼠一個信號,告訴它下一步應該做什么。比如,看見左轉的箭頭就指引它往左轉。
潘教授說,每一只實驗用的大白鼠都有自己的編號,表演尋找湯姆?克魯斯頭像海報的叫F05。
“我們平時都叫它‘鼠哥’。它很有個性,心情不好的時候給它穿‘書包’,它就狂叫掙扎,來表示自己生氣了。平時我會經常用手撥動它,逗它玩,以此培養感情。”浙大在讀博士生盧旻龍戴著橡膠手套邊抓起大白鼠的尾巴邊說,“這是一個很有難度的項目。但是正因為有難度才有挑戰性,我覺得很有意義。”
V10大鼠機器人聽得懂語音指令
除了編號F05的視覺增強大鼠機器人外,還有一只編號V10的音控大鼠機器人。當發出指令“向前”,眼前的大白鼠就扭著身子往前跑一段,到了岔路口,聽到一聲“右”,V10又乖乖地往右邊跑。
正在給大白鼠喊口令的是浙大計算機學院研一的夏兵朝同學。
“當我們對著話筒發出指令,計算機中的語音識別算法就將波形語音轉化為指令內容告訴大白鼠,大白鼠就根據指令進行下一步運動。”夏同學說,音控大鼠和視覺增強大鼠的原理基本相同。區別在于將攝像頭換成了語音接收器后,融合方式與控制策略不同。
“實驗過程中曾經遇到很多麻煩,失敗過很多次。”靦腆的夏同學笑了笑說,大白鼠也有自己的思想和意愿的,要它完全聽話還真不容易。他講了一個例子,語音識別有一個時間延遲,也就是人說完一個詞到計算機接收到這個語音波形的過程是不同步的。但是大白鼠的動作又非常迅速,還來不及接收到命令它早就自己行動了。
“當時這個問題困擾了我們很久。和博士學長不斷地討論不斷地做實驗,老師也給了我們很多的建議。反復試驗,最后的解決辦法是縮短指令長度,從‘向前走’縮到‘向前’再到‘前’;同時提前預測大白鼠的動作。和這個小東西天天待在一起,它下一步要干什么,都有點數了。”夏同學說。
應用腦機交互技術有望幫助“老花眼”看清事物
“這種機器智能與生物智能融合的模式,被稱為‘混合智能’。大鼠機器人是我們對”混合智能“的初步嘗試和探索。”該課題的總負責人,浙江大學計算機學院吳朝暉教授介紹,這是他們與浙江大學求是高等研究員腦機接口團隊合作的最新成果。
國外對機器智能的研究已經有很多年,但是像這樣通過腦機交互技術將生物自身智能與計算機智能深度融合在一起,在國際上是首例。
接下去,項目組計劃拿猴子做實驗,因為猴子的機理結構跟我們人類是最相似的。“今后將通過對‘混合智能’的進一步探索,為神經康復和動物機器人提供研究思路。到時將廣泛應用于救險救災、國防安保、殘障康復等領域。”潘教授給我們舉了一個例子,很多老人年紀大了,會犯老花眼看不清東西。按照設想,就可以根據腦機交互技術來增強他們的視覺能力。
據悉,浙大“腦機融合感知與認知的計算理論與方法”已經被列入國家973項目。今年是五年計劃的第一年。相信在不久的將來,必然會像《鋼鐵俠》中無人駕駛的“人性戰斗機器人”一樣,實現生物智能與機器智能的完美融合。