与清华联手勇闯机器人世界杯！成立7年，这家AI独角兽实现技术“进球”

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  新智元原创  

编辑：木青

【新智元导读】科技可逆转一切。在“足球”这一非优势领域里，由于AI的介入，中国队也能打入决赛。2019机器人世界杯上，优必选科技和清华大学联合组成的火神队斩获AdultSize的Technical Challenge 技术挑战赛亚军、Drop-in比赛亚军，以及2VS2足球比赛季军。成立近七年后，这家人工智能与人形机器人独角兽也正筹备上市。

世界杯决赛场上，中国队与德国队一决高下。

这不是梦境，这是真实发生的事情，只不过上场的并非真人球员，而是人形机器人，但也足以让观众尖叫了。

在7月于澳大利亚悉尼举办的2019 RoboCup（机器人世界杯）上，优必选科技和清华大学联合组成的火神队（Hephaestus）派出人形机器人，与各国参赛队伍同台竞技。

面对来自德国、法国和日本等既是足球强国也是AI强国的对手，火神队依然取得佳绩，其中包括AdultSize（成人组）的Technical Challenge 技术挑战赛亚军、Drop-in比赛亚军，以及2V2足球比赛季军。

AI为中国球迷们注入希望——有生之年能看到中国代表队在足球比赛上傲视群雄，更何况还是在如今最热门的人工智能赛场。

这些为球迷带来的乐趣仅仅是AI技术的一场技能表演。让人形机器人走入家庭为人们提供服务，才是优必选科技的最终目标。

成立近七年后，这家人工智能与人形机器人企业正在筹备上市，AI机器人商业化的赛场上，优必选科技也终迎新进程。

与清华联手，这支中国团队在机器人世界杯大放异彩

RoboCup于1997年在日本名古屋举办了第一场机器人世界杯足球赛。

其目标是在2050年前后能组建一支机器人足球队战胜当年的人类世界杯冠军。

在RoboCup机器人足球项目的所有组别中，人形组是与人类同场竞技的最终形式。

上世纪90年代，IBM的深蓝在国际象棋上战胜人类世界冠军后，用机器人足球比赛代替国际象棋就成为人工智能领域下一个标准问题。

和象棋相比，机器人足球赛可以更全面地考验AI技术。

在足球场地上发现足球，然后走近并发起进攻，以上动图中短短几秒内发生的动作考验的是人形机器人的视觉识别、自主定位和运动控制技术等多种技术的结合。

优必选已经连续三年和清华大学组队参加RoboCup，2017年，火神队获得人形机器人Adult Size组技术挑战赛亚军。2018年，火神队也获得了人形机器人Adult Size组技术挑战赛亚军和一对一足球比赛季军。

火神队参加的Adult Size组中，机器人身高须达到1.3米以上。

相对于其他组，这组的身高更接近人类，所比赛的内容更考验机器人的类人身体运动及感知能力，要求更高人形机器人进行更强的自主规划。

为完成2050年左右的终极愿景，RoboCup的规则每年都有更新与调整，例如比赛场地不断扩大，定位难度增大。

火神队选择了在优必选科技第一代Walker上进行改良。

为准备今年的比赛，火神队也将其中的AI技术进行了一系列升级：

• 使用基于深度学习的物体检测方法，实现球、球门、足球场线特殊点等物体的精确识别；

• 由于比赛现场不允许使用远程控制的方法对机器人进行行为干预，因此团队在嵌入式计算资源有限的情况下进行深度资源优化，将物体检测速度提升到30FPS；

• 增加了物体跟踪的功能，可以对识别到的球和球门进行跟踪；

• 结合机器人里程计信息，火神队通过对足球场线特殊点的识别实现了机器人在场内的自我定位；

• 另外，火神队采用了优必选科技大型仿人服务机器人Walker最新的步态规划算法，实现了机器人在复杂路面上的稳定快速行走，以及足底柔顺控制和上身姿态控制，大幅提高机器人在比赛中的行走能力。

另外，新智元了解到，该人形机器人分为上下两部分，上部分处理AI需求的采用的是英伟达Jetson TX2，而带动下层强大的控制需求则采用了英特尔i7芯片。

RoboCup比赛考验的正是人工智能与机器人学的有机结合，优必选与清华大学合作的火神队面对的最大对手是来自德国的参赛团队。

在Technical Challenge 技术挑战赛上，火神队夺得亚军，来自德国的参赛队伍获得第一名。在Adult Size组2VS2足球比赛中，火神队获得季军，仅次于德国伯恩大学NimbRo队和德国奥芬堡大学Sweaty队。

当谈到是否有机会打败德国参赛队伍、2050年成为那支去和当年的人类世界杯冠军一绝高下的团队，优必选科技人形机器人首席科学家赵明国表示：

“在机器人运动控制方面，我们已经是最强的参赛团队了，德国队在人工智能方面还是比我们更具有优势，他们在机器人足球领域已经拥有近20年的经验，我们的队伍距离超越他们目前还存在一些挑战，但在2050年之前，我们还有很长的时间可以去追赶。”

虽然德国无论是在真人足球还是AI机器人上都有让人“羡慕嫉妒”的能力，但我们现阶段真的没有夺冠的机会了吗？

赵明国透露，人形组KidSize组冠军法国队就非常看好火神队强大的硬件平台，希望明年比赛能有机会合作，强强联手组建一支更强大的机器人足球战队。

眼观六路、感知八方，人形机器人技术到底难在哪里？

当谈到做人形机器人最难的地方在哪里，赵明国从场景与技术两个层面谈到了目前优必选的突破与瓶颈。

首先来看下场景，人形机器人的感知及对世界的建模仅依赖于单目、双目视觉传感器及惯性测量装置。同时，RoboCup比赛中不允许使用远程控制的方法对机器人进行行为干预。

这是很实际的问题。除了比赛场景外，如果人形机器人真正走入家庭或者在其他场景下服务人类，时刻保证远程控制并不现实。

面对嵌入式计算资源有限的情况，机器人需要依赖自身传感器对周遭环境进行感知，通过其搭载的计算单元进行自主思考与规划，自主地执行相应的行为决策。

再来看技术层面，赵明国表示如果想研发出理想的人形机器人，需要考虑的基础问题主要包括：

• 一是基本的硬件能力，这是最基本的保证，比如机电系统的硬件能力必须不断提升，因为人形机器人需要做实体，不能只是存在于电脑中的程序； 

• 二是基本的环境感知能力，这其中包括计算机视觉、自我定位等前沿AI技术，然而获取信息的过程是复杂的，充满不确定性；

• 三是决策能力，机器人将决定如何进行下一步的行为。

这是研发人形机器人的过程中无法绕开的三个主要问题。 

2019 RoboCup人形组部分参赛机器人

而抛开比赛，目前，全球人形机器人领域面临的主要挑战是硬件的发展滞后于软件的发展。

赵明国表示：硬件无论在哪个领域都是基石，例如在计算机领域中，AI芯片热潮为何兴起？因为AI需要大量计算，需要有载体去处理，底层硬件技术必须能够承载。

人工智能技术的革新与发展促使硬件的发展需要提升到相应水平，拥有稳定且强大的硬件是需要突破的下一个瓶颈。

AI方面，优必选科技视觉及SLAM算法高级工程师罗茜表示，在视觉目标检测部分应用领域，机器早已超越人类。

例如，机器人检测到某一物体，并向这一物体走去，这其中距离已经精确到毫米级别，人类目前很难做到这一点。

优必选科技人工智能首席科学家、优必选科技悉尼大学人工智能中心主任陶大程表示，目标检测技术是最重要的计算机视觉技术之一。

优必选科技人工智能首席科学家、优必选科技悉尼大学人工智能中心主任陶大程

当下先进的目标检测技术一般先利用深度神经网络提取特征并预测可能包含物体的区域候选框，再判别物体是否在候选框内，同时调整候选框，从而得到较为精确的检测框。

然而，因为判别过程和调整过程普遍相互独立，所以调整后较差的检测框有可能会得到较好的判别结果，进而影响最终检测精度。

针对这一问题，优必选科技悉尼大学人工智能中心致力于研究并提出有效的检测框细调（精炼）机制来改善目标检测的表现。

比如，优必选科技悉尼大学人工智能中心提出利用周围的检测结果作为上下文信息来辅助改进当前检测框的判别与调整结果（Context refinement for object detection: ECCV-2018）。

具体来说，优必选科技悉尼大学人工智能中心先提取周围检测框的语义和几何信息作为上下文，然后通过一个加权策略来矫正较差的检测框，进而提高检测算法的精度。

优必选科技悉尼大学人工智能中心提出的方法有效地提高了算法的鲁棒性，同时模型还保有较高的运算效率。

另外，优必选科技悉尼大学人工智能中心的其他相关工作还包括：提出使用子模分析来改进检测框的判别精度、提出一种局部度量分析方法来处理检测问题等等。

七年磨一剑：大力布局科研，这家国内AI独角兽正在筹备走向资本市场

优必选科技不仅在悉尼大学成立了人工智能中心，还在清华大学、华中科技大学都设立了智能服务机器人联合实验室。

优必选科技人形机器人首席科学家赵明国

优必选科技人形机器人首席科学家赵明国谈到如何与人工智能首席科学家陶大程配合时，表示双方分别在各自专注的领域发力，一起探索新路，互相配合，以实现共同的愿景。

而这一愿景正是要研发出真正能为人类提供服务的人形机器人。

赵明国表示：高校更多的是关注探索前沿的工作，而企业则有更大的责任去实现技术的落地应用，优必选科技把人形机器人作为人工智能的一个载体，希望实现技术和产品的落地，并应用于家庭。

企业的一大优势正是可以在资金方面给予研发更大的助力。据了解，优必选科技近三年研发费用投入占营业收入的平均比例超过18%，这一比例在AI公司中是非常高的。

重视研发也为优必选科技实现商业落地奠定了良好的基础，公司相继推出了多款家喻户晓的产品。2016 年，优必选科技的 540台 Alpha 机器人亮相央视春晚，其大型仿人服务机器人Walker又亮相2019年央视春晚深圳分会场。

2019年央视春晚深圳分会场，优必选大型仿人服务机器人Walker新一代随音乐起舞

在新智元3月推出《2019AI独角兽白皮书》中，于2012年3月成立的优必选科技就以50亿美元（约合358亿元人民币）的估值位列AI机器人硬件独角兽第一名。

目前，优必选科技正在筹备上市。

赵明国表示走向资本市场后，有利于吸引更多人才加入并投入人工智能与人形机器人行业。从全球来看，人形机器人的发展目前还处于初级阶段，未来还有很长的路要走，需要更多助力。

比起波士顿动力，安全可靠才是人形机器人走进家庭的优势所在

无论是科幻电影还是现实科技的发展方向，人形机器人都是诠释AI的最好载体，也代表了科学技术达到完美的释放。

《超能陆战队》主人公Hiro与家庭机器人大白(Baymax)相拥

而走入家庭是优必选科技的终极目标，选择人形机器人这一AI载体有利于更好地进行人机交互。

事实上，国际上有不少已经推出人形机器人的科技公司，例如波士顿动力和日本本田。

但波士顿动力与本田仍在为商业化苦恼，优必选科技却已做好准备，研发出走入家庭的人形机器人。

和其他公司相比，优必选科技的优势在于其努力提高人形机器人的安全可靠性。

当谈到与波士顿动力明星人形机器人Atlas的区别时，优必选科技运动控制算法高级工程师董浩博士表示优必选科技一直立足于让智能机器人走进千家万户，以家庭服务为导向来推进产品的研发方向。

优必选科技希望公司研发的人形机器人能让人产生亲和感、更安全、稳定、可靠，在家庭中为人类提供服务，而波士顿动力主要面向军事应用。

保证安全可靠才有机会实现人形机器人大规模的商业化。

前不久，一则“波士顿动力机器人”备受人类虐待后奋起反击的视频刷爆了社交网络，尽管后来被证实是合成的假视频，但依然引起了网友对机器人革命即将到来的恐惧。从这点看，安全可靠是未来机器人走进千家万户的首要前提。

人与机器人的关系是永恒的话题，他们之间需要相互协作、共同进步。

从手机里的语音助手到现在普及率越来越高的智能家居音箱，人机交互方式一直在不断革新。由于拥有信任基础的天然优势和技术革新所支持的主动交互技能，人形机器人有望成为下一代消费级的人机交互中心。

人形机器人未来会成为人类日常生活的一个伴侣或助手，人机共存的时代已悄然来临。

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