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有了这个机器人，家长签名就不愁了

百家作者：果壳 2019-06-15 13:46:51

给孩子一本字帖或画册，一支笔，一张纸，他们就能瞎玩一天；扔给他们几张画，也能 “照葫芦画瓢”。哪怕是从没见过的一幅猫咪简笔画，孩子看一眼就可以落笔：先画一个圆，再来俩三角形的耳朵，然后……

小孩子画画不成问题 | pixabay

但对于机器人来讲，这件事简直太难了。

机器人当然能够“临摹”出和原作一模一样的作品，它能把一幅画看作是平面上分布的墨点，然后再像打印机一样把这些像素点在一张纸上打出来。但是要它拿着笔，照着陌生的临摹对象，用“合理”的笔画轨迹来一遍，就有太多需要判断的事情了：第一笔从哪里开始，又在哪里结束？接下来该怎么办？

笔画顺序对，落笔若有神

在布朗大学，计算机科学家建立了一套算法，尝试“让一个名叫Atsu的机器人像人一样书写”。

机器人临摹的算法模型 | brown university

对于人类来说，看到字，就看到了横竖撇捺，甚至看出个竖折弯钩；看到画，也会迅速拆解成出圆圈、波浪线、三角形等等。临摹对象既是整体，也是局部，经验无形中帮助着我们。研究人员们也从这个思路入手，训练机器人对于画的“理解”。

布朗大学带领这个项目的本科学生小谷敦信（Atsunobu Kotani）说，让这套系统成功的关键，在于算法针对要临摹的图画运用了两套独立的模型。先用一个全局模型，将整个图画看做一个整体，识别出第一笔最可能从哪个点开始。一旦笔画开始，算法便会放大图像，一个像素一个像素地观察图像，决定笔画的走向和长度。当它触及到笔画的结束点，算法再次调取全局模型来决定下一笔从哪里开始，然后再次回到放大模型。如此往复，直到整个图画完成。

机器人写字 | brown university

“一个有手写文字或手画小图的目标图像摆在那里，机器人看几眼，就可以一笔一划很流畅地临摹出来，”小谷说。在他们的算法下训练出来的机器人画出的手稿，可以媲美人类的作品，难以分辨究竟出自人还是机器人。

写字机器人的真身 | brown university

从头开始学习笔画顺序，正是这项研究的独特之处。而此前的做法看起来不怎么高明，比如提前告诉机器人笔画是怎样的。指导老师Stefanie Tellex说。“每次你想让机器人写点什么，都必须得编排好笔画。而Atsu所达到的效果是，你可以随便写写画画，然后它可以临摹出来。虽然写出来的笔画顺序并不总是完全正确的，但是已经接近完美了。”

语言切换，风格变化，没在怕

仅仅依靠算法学会一种语言的书写笔画，还不够像人。人还得足够灵活，一个机器人如果只会临摹一种语言的书写，那可很那说它“像个人”。Atsu还有另一个独特之处——对临摹的经验概括化，并且形成可移植的临摹能力。换句话说，就是照葫芦也能画瓢了。

这其实是一个比较意外的收获。

小谷最初训练这套算法使用的是日文假名，临摹假名和笔画的正确率达到93%。他们没想到的是，这套算法紧接着临摹出了类型迥异、且机器人此前从未见过的字母——比如英文字母和日语的草写体。