蔡則蘇：改寫人類文明的表情

通訊員 師延路 本刊記者 石芳芳

在人類的發(fā)展歷程中，科學(xué)技術(shù)總是扮演著歷史推動(dòng)者的角色。每一次技術(shù)革命，都引領(lǐng)人類邁進(jìn)新的時(shí)代。技術(shù)的創(chuàng)新帶來的價(jià)值，史無前例地達(dá)到了極致。

專家簡介：

蔡則蘇，副教授，2006年獲得哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)工學(xué)博士學(xué)位，機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）博士后。現(xiàn)為中國人工智能學(xué)會(huì)智能機(jī)器人專業(yè)委員會(huì)委員、中國人工智能學(xué)會(huì)機(jī)器人足球工作委員會(huì)委員、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員、中國宇航學(xué)會(huì)會(huì)員、黑龍江省機(jī)器人學(xué)會(huì)常務(wù)理事。曾擔(dān)任貴州億豐升華科技機(jī)器人有限公司技術(shù)總監(jiān)、江蘇久祥汽車電器集團(tuán)公司技術(shù)總監(jiān)。

獲得黑龍江省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第一）、黑龍江省高等學(xué)校自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第一）、中國人工智能學(xué)會(huì)2012～2013年度最佳青年科技成果獎(jiǎng)1項(xiàng)、徐州市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，其中SCI/EI/ISTP檢索60多篇，出版專著1部，獲得多項(xiàng)世界杯機(jī)器人冠軍。獲得國家發(fā)明專利授權(quán)2項(xiàng)，申報(bào)國家發(fā)明專利9項(xiàng)（已公示3項(xiàng)，已受理6項(xiàng)），獲得軟件著作權(quán)3項(xiàng)。

計(jì)算機(jī)不僅應(yīng)該去做人類指定它做的事，還應(yīng)該可以獨(dú)自以最佳方式去解決許多事情。為了研究這個(gè)問題，許多科學(xué)家都曾耗盡了自己一生的心血。

第二次世界大戰(zhàn)期間，英國數(shù)學(xué)家圖靈發(fā)明了一種機(jī)器，一種破譯敵方通訊的系統(tǒng)，這種機(jī)器成了現(xiàn)代機(jī)器人的鼻祖。后來，圖靈用一生去幻想制造出一種會(huì)學(xué)習(xí)、又智能的機(jī)器。

技術(shù)革新，同步改寫著人類文明的表情，也將智能服務(wù)機(jī)器人的研究者——哈爾濱工業(yè)大學(xué)副教授蔡則蘇，推向了時(shí)代的最前沿。

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng) 奠定基礎(chǔ)

機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立及發(fā)展，是自動(dòng)控制領(lǐng)域最具說服力的成就，也是20世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重大成果。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)交叉和綜合的體現(xiàn)，先進(jìn)機(jī)器人的發(fā)展代表著國家綜合科技實(shí)力和水平，因此目前許多國家都已經(jīng)把機(jī)器人技術(shù)列入本國21世紀(jì)高科技發(fā)展計(jì)劃。

我國從20世紀(jì)80年代開始涉足機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。1986年，我國開展了“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃，1987年，我國的“863計(jì)劃”將機(jī)器人方面的研究開發(fā)列入其中。

近年來，多機(jī)器人協(xié)作越來越受到人們的關(guān)注，分布式系統(tǒng)之所以能引起這么大的興趣，主要原因是多機(jī)器人系統(tǒng)能完成單個(gè)機(jī)器人很難完成的任務(wù)，而且更加靈活，容錯(cuò)力強(qiáng)。另外，多機(jī)器人系統(tǒng)可以借鑒社會(huì)科學(xué)中的一些基本問題的解決方法以及生命科學(xué)中的基本理論，因此，多機(jī)器人系統(tǒng)的研究具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但這其中還有很多問題亟待解決。

2006年，蔡則蘇剛剛博士畢業(yè)，就投入到智能服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的研究之中，主持了國家“863計(jì)劃”項(xiàng)目“分布式多機(jī)器人合作與競爭機(jī)制及其應(yīng)用技術(shù)”。項(xiàng)目從硬件角度提出一種基于多智能體系統(tǒng)理論的多機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從軟件角度提出一種基于BDI框架的多機(jī)器人合作與競爭體系結(jié)構(gòu)。

為了提高合作效率及避免沖突，他們首先提出基于合同網(wǎng)協(xié)議的任務(wù)分配算法，其次研究基于免疫遺傳算法的合作進(jìn)化策略及基于勢(shì)函數(shù)和競爭優(yōu)先級(jí)的共享資源沖突消解算法。

為了解決環(huán)境探索及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤問題，蔡則蘇課題組研究了基于概率掃描匹配的多機(jī)器人SLAM技術(shù)。最后將這些技術(shù)集成后開發(fā)出多機(jī)器人追捕逃跑目標(biāo)的演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)既是一個(gè)多機(jī)器人系統(tǒng)的技術(shù)性能測(cè)試平臺(tái)，又是一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的演示系統(tǒng)。既開辟了多機(jī)器人系統(tǒng)的新的應(yīng)用領(lǐng)域，又作為試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了項(xiàng)目提出的各種關(guān)鍵技術(shù)的可行性與正確性，為蔡則蘇后來在智能機(jī)器人領(lǐng)域的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2011年，蔡則蘇又承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于量子隨機(jī)博弈論的三維未知環(huán)境下多機(jī)器人合作與競爭問題研究”。

幾年來，項(xiàng)目組首先對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，并集成建立三維虛擬仿真平臺(tái)。其次，項(xiàng)目組利用隱式馬爾科夫拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)不同度量地圖之間的拼接，研究多機(jī)器人系統(tǒng)中三維同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建和協(xié)作同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建技術(shù)，對(duì)未知環(huán)境進(jìn)行探索，創(chuàng)建混合環(huán)境地圖，搜索獵物。在發(fā)現(xiàn)獵物后，采用量子拍賣和量子協(xié)作強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法分配追捕任務(wù)，建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟并分配角色，將復(fù)雜的多局中人量子隨機(jī)博弈問題分解成一系列易于解決的二局中人量子博弈問題。最后，根據(jù)追捕者角色，建立追捕者的策略集和獵物的策略集，根據(jù)各自的收益函數(shù)，選擇最優(yōu)均衡解。最后通過三維仿真平臺(tái)和實(shí)際多機(jī)器人系統(tǒng)考察方法的實(shí)用性和有效性。

多機(jī)器人追捕問題是研究多智能體機(jī)器人系統(tǒng)中多機(jī)器人協(xié)調(diào)與協(xié)作問題的理想平臺(tái)。該項(xiàng)目主要通過將三維未知環(huán)境下多機(jī)器人追捕多獵物問題看成是有限理性的多局中人的隨機(jī)博弈問題。

智慧凝聚 光芒綻放

隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，機(jī)器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進(jìn)入人類的工作和生活領(lǐng)域，另外，隨著需求范圍的擴(kuò)大，機(jī)器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化。高端系統(tǒng)具有明顯的仿生和智能特征，其性能不斷提高，功能不斷擴(kuò)展和完善；各種機(jī)器人系統(tǒng)便逐步向具有更高智能和更密切與人類社會(huì)融洽的方向發(fā)展。

蔡則蘇承擔(dān)的江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“基于環(huán)境認(rèn)知的家庭服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”旨在通過研究家庭服務(wù)機(jī)器人環(huán)境認(rèn)知、同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建、情感識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)，建立適合中國未來家庭生活的家庭服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品樣機(jī)，提高服務(wù)機(jī)器人對(duì)變化環(huán)境和多種任務(wù)的適應(yīng)性，以及自主服務(wù)能力等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步研制和開發(fā)助老/助殘服務(wù)機(jī)器人系列產(chǎn)品，對(duì)于提升老年人和殘疾人的生活質(zhì)量，緩解中國老齡化社會(huì)的危機(jī)，保證社會(huì)的和諧發(fā)展具有重要的意義。

項(xiàng)目主要是結(jié)合服務(wù)機(jī)器人科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)的關(guān)鍵平臺(tái)，也是發(fā)展我國家庭服務(wù)機(jī)器人新工業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)將推動(dòng)智能機(jī)器人生產(chǎn)應(yīng)用中的環(huán)境感知、智能控制、人機(jī)交互、仿生研究等核心技術(shù)的發(fā)展，培育和推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人這一新興產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，使我國處于領(lǐng)先地位。同時(shí)服務(wù)機(jī)器人的相關(guān)核心技術(shù)還可以輻射到智能家電、智能玩具、智能安防、智能餐飲等眾多行業(yè)，提升相關(guān)產(chǎn)品的高科技附加值，對(duì)我國優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高自主創(chuàng)新能力和國家綜合競爭力具有積極而深遠(yuǎn)的意義。

多年來，蔡則蘇不僅作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主持并完成國家“863計(jì)劃”項(xiàng)目“分布式多機(jī)器人合作與競爭機(jī)制及其應(yīng)用技術(shù)”1項(xiàng)和國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“基于三維崎嶇地形的多機(jī)器人追逃問題研究”1項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于量子隨機(jī)博弈論的三維未知環(huán)境下多機(jī)器人合作與競爭問題研究”、江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“基于環(huán)境認(rèn)知的家庭服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”等項(xiàng)目，還多次為《機(jī)器人》《哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》《哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)》《電子學(xué)報(bào)》和《中國郵電高校學(xué)報(bào)》（英文）評(píng)審論文，成為《機(jī)器人》、國際雜志《Applied Technology》的特邀遠(yuǎn)程評(píng)審專家。

2004年，他帶隊(duì)出訪韓國，參加在韓國釜山舉辦的第9屆國際機(jī)器人足球大賽暨相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議，獲得兩項(xiàng)機(jī)器人足球比賽世界杯冠軍；2005年帶隊(duì)出訪新加坡，參加在新加坡舉辦的第10屆國際機(jī)器人足球大賽暨相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議，獲得1項(xiàng)機(jī)器人足球比賽世界杯冠軍。

“關(guān)注一個(gè)國家的科技就是關(guān)注其發(fā)展的動(dòng)力，在前行的路上我們有革新的姿態(tài)，也有反省與梳理的回首。”蔡則蘇謙遜地說，“我常在想，怎樣能把團(tuán)隊(duì)帶好，為國家科技發(fā)展做點(diǎn)大事。”這不是一句空話，為了這句話，他奮斗了20多年，今后他依舊要繼續(xù)奮斗下去。