工程师:机器人自己选择了娇羞跑姿
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伴111
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工程师:机器人自己选择了娇羞跑姿
第二届世界人形机器人运动会,在北京冰丝带国家速滑馆举办,一场400米小型组决赛出圈刷屏。天工Omni人形机器人冲线夺冠,成绩45.66秒。比赛过程当中,这台机器人双手抬到脸部附近、身体大幅度前倾,看起来就像是害羞捂脸在奔跑,网友给它起了一个很形象的叫法“娇羞跑姿”。
很多人第一反应,以为是程序员写好的趣味动作,或是采集女生跑步的动作样本,故意做出来博眼球。赛后研发团队的算法工程师对外解释,这套特殊跑姿不是人为编写,不是动捕模仿人类,是机器人在仿真训练环境中,几百万次试错迭代之后,自己摸索、自己选择出来的运动方式。这件看似搞笑的科技花絮,背后是国内人形机器人强化学习路线的巨大突破,但同时也要分清:机器人没有人类意义上的“害羞情绪”,所有看似拟人化的神态,全部来自物理、能耗、硬件结构的现实选择。
先把现场事件完整还原。在400米跑道上,别的人形机器人都是模仿普通人跑步,手臂前后大幅度摆动维持身体平衡。唯独天工Omni,双臂抬在头部两侧,身体往前压,依靠腰胯大幅度扭动完成高速奔跑,视觉效果就像小姑娘害羞捂脸往前冲,画面很有喜剧效果,现场拍摄的视频迅速在各个社交平台传播开来。
赛后媒体追问研发专家韩刚,团队给出明确答复:最开始给机器人输入的参考范本,是标准人类跑步动作。训练只给定两个大目标,第一尽可能跑快,第二降低能耗,减少关节过载。工程师没有规定手必须前后摆,没有规定手放在哪个位置。机器人在虚拟仿真环境反复模拟奔跑,不断跌倒、调整姿态,尝试无数套肢体组合。算法发现,大幅度前后摆臂,会让这台机器人肩部电机承受很大负荷,发热严重,损耗也更大。反过来,把手臂抬到身前,依靠腰部、胯部发力带动身体前进,既减轻肩部压力,散热条件更好,还能压低重心,过弯道的时候更加稳定,综合下来更利于跑出好成绩。于是机器人的算法策略,就主动收敛到了这一套特殊跑姿上面。
这里一定要纠正大众最大的一个误解:机器人并不是真的“害羞”,它不存在心理活动,不会产生不好意思、难为情这类情绪。所谓“娇羞”,完全是人类看到画面之后,用我们自己的感受去解读机器的动作,属于典型拟人化脑补。对机器人神经网络来说,只有一套计算逻辑:哪一套动作,能满足跑得快、耗电少、关节压力小,就优先选择哪一套动作。
传统人形机器人的运动控制,是工程师手动写轨迹,每一步、每一个关节转动多少角度全部人工调好。这套方法的短板非常明显,速度一快、地面稍有变化,机器人很容易摔倒,想要跑出高速,人工调参的工作量大到几乎难以完成。
而这次“娇羞跑”依靠的是强化学习技术。简单用大白话讲清楚这套技术逻辑:搭建虚拟仿真世界,把机器人的硬件参数全部录入进去,设置奖励机制,跑的越快奖励越高,摔倒、电机过热就会扣分惩罚。机器人在虚拟环境里自主做海量试错,几百万次模拟奔跑,不断尝试五花八门的肢体姿态,神经网络自己总结规律,筛选综合性能最优的动作方案。训练结束之后,再把这套策略部署到实体机器人身上,迁移到现实赛场。
这种训练模式有一个很有意思的现象,机器人经常会跑出人类完全想不到的动作。人类受骨骼结构约束,跑步有固定范式;机器人电机布局、重量分配和人体不完全一样,人类觉得别扭的姿势,放到机器人硬件条件下,反而是最优解。这也是为什么会诞生“捂脸奔跑”这种人类几乎不会使用的跑姿。它不是艺术表演,是硬件约束下算出来的最优解。
当然这套自主迭代出来的步态,同样存在取舍,不是十全十美。这套跑姿可以在田径赛场拿到好成绩,但放到家庭、工厂复杂场景不一定好用。双手抬在脸部前方,意味着双臂很难同时完成其他任务,没有办法一边跑一边拿工具、搬运物件。所以团队也提到,这是专门针对田径竞速比赛,算法演化出来的专项步态;如果是做家政、工业作业,算法会演化出另一套完全不一样的动作模式。
很多普通观众看热闹,觉得这只是一个好玩的段子,实际上这件事标志着国内人形机器人行业一个重要变化。过去人形机器人更多是复刻人类动作,人怎么做机器人就怎么做。而强化学习路线普及之后,机器人不再简单模仿人,而是根据自身硬件条件,自主生成全新动作。未来会出现更多我们看不懂,但是对机器来说最高效的运动姿态。
放到整个产业角度看,世界人形机器人运动会,本质就是各家技术路线的公开大比拼。一部分团队坚持人工精细调参,严格复刻人类肢体运动;另一部分团队走强化学习,交给AI自己试错找最优解。天工Omni这次夺冠,证明强化学习竞速路线,已经可以落地到实体硬件,在真实赛道跑出实战成绩。但这不代表哪一套技术路线彻底胜出,两种路线各有长短。人工调试的动作稳定性可控,适合家用服务;强化学习擅长高速、高机动,但是动作不可预测性更高,偶尔会出现人类理解不了的怪异姿态。
与此同时我们也要客观看待现阶段技术的短板。仿真里面表现再好,现实世界会有摩擦力变化、零部件间隙、温度波动,仿真到实体机器的迁移,依旧存在不少难题。有时候仿真环境表现完美,放到现实场地就会出现失衡摔倒。“娇羞跑”能够稳定完成400米全程,说明仿真到真机的迁移工作,已经做到比较高的水准。
这件科技热点,也带给普通读者一些实用的认知启发。
第一,看待具身智能机器人,要分清拟人观感和机器真实逻辑。以后还会看到更多机器人做出看起来像喜怒哀乐的动作,绝大多数不是机器产生情绪,只是算法在物理约束下选出来的动作,不要过度赋予人格化想象。
第二,强化学习是一把双刃剑。优势是可以挖掘硬件极限,实现人工设计很难实现的高难度动作;风险在于动作是黑盒演化出来的,工程师事前很难预判机器人会跑出什么姿态,安全约束、边界管控是后续要持续解决的课题。
第三,人形机器人不一定要完全模仿人类。人的身体,是数百万年生物演化的结果;机器人电机、重量、结构和人体不一样,适合人的动作未必适合机器人,未来的机器人,会出现大量不属于人类的运动模式。
也有不少网友提出疑问,如果家用机器人自己演化出来奇怪动作,会不会有安全隐患。研发领域普遍的思路,不是完全放开让机器人随便学,而是大方向划定约束边界,再交给算法去优化细节。比如家庭服务机器人,会提前限制关节活动范围、动作幅度,避免出现危险动作,在安全框之内做自主优化。竞速比赛环境简单、目标单一,约束放得更宽,才会出现“娇羞跑”这种极具话题性的结果。
国产人形机器人行业发展速度很快,几年之前人形机器人连平稳慢跑都很难做到,现在已经可以完成400米高速竞速,不断刷新成绩。但也要理性看到,现在更多突破集中在运动能力层面,距离真正走进千家万户做家务,还有很长的路要走。跑得快只是基础能力,理解环境、听懂复杂指令、灵巧操作物件,依旧是很大的难关。
“娇羞跑”出圈,对行业来说是一件好事。一个硬核的技术突破,用一个很有趣的画面被大众看见,能够让更多普通人关注人形机器人赛道。搞笑画面的背后,是仿真平台、电机硬件、神经网络算法、真机迁移整套链条的综合进步。我们在开怀大笑的同时,也可以看懂画面底下真正的技术含金量。
话题讨论:你怎么看待机器人靠AI自主演化出人类想不到的动作?你觉得未来家用机器人,更该模仿人的姿态,还是优先机器本身的效率?欢迎评论区留言,感兴趣可以点个关注,持续带来科技热点深度解读。
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