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发展机器人足球推动信息化建设

2007-05-06 来源:光明日报 作者:洪炳? 我有话说

机器人足球是一种用机器人组成的球队在一个小平台上互相攻球的比赛,进球多的球队取胜。目前在国际上最流行的机器人足球有半自主型机器人足球、全自主型机器人足球及仿真型机器人足球几种。机器人

踢球采用人工智能学原理,完全模仿人踢球。首先用机器视觉识别和确定球的位置,然后用计算机来判断环境的动态变化,采取进攻或防守策略,选择射门或传球等动作,最后用机器人去“踢球”。但在目前技术水准条件下,“踢球”并不是用脚踢球,而是用机器人躯体推球。和人类足球一样,机器人球队的胜负不但取决于机器人本身的性能,而且还取决于比赛策略,即只有过硬的“体质”与先进的比赛策略结合才能取胜。

“世界杯”机器人足球最早由韩国提出来的,此后于1996年11月在大田首次举办了“世界杯”机器人足球赛,接着在1997年6月在大田举办第二届“世界杯”机器人足球大赛时,经14个国家代表的共同协商成立了国际机器人足球联盟(FIRA),决定今后在FI-RA组织下每年举办一次“世界杯”大赛,自1996年开始到现在已连续举办了10次“世界杯”大赛。

机器人足球是发展人工智能的新里程碑

在人类科技发展的道路上曾经出现过几个里程碑项目,如“阿波罗计划”、计算机象棋等。它们之所以能成为里程碑项目是因为它们不但具有梦想和挑战性,而且还具有伟大的目标,能解决推动全社会发展的一个新的典型问题,使科技水平进入新的高度。现在机器人足球也是一个里程碑项目,这是因为它的目标也具有梦想和挑战性,它的最终目标是用机器人足球队来打败人类足球冠军,使人类进入梦寐以求的机器人社会。

在信息科学领域,计算机象棋证明了用计算机实现的专家系统软件可以战胜一个天才的高级智能,从而在信息技术领域开辟了一个专家决策知识处理系统,大踏步地推动了信息化理论的研究,但是计算机象棋具有局限性,它只适合于单个智慧体,在静态环境条件下,非实时进行的知识处理问题,因此这个典型问题不适合于处理实际世界问题,而机器人足球要解决的问题是面向现实世界的实际问题,即多智能体在动态环境条件下实时进行的知识处理问题,因此机器人足球的突破性贡献是解决面向实际世界的另一个典型问题,它将人工智能从封闭的、孤立的、非实世界问题发展到开放的面向实世界的领域,因此,从科学发展观角度出发,它是发展人工智能学的新里程碑。

机器人足球是小平台上的技术战争

机器人足球虽然是在一个小平台上进行的足球比赛,但是要让一支机器人足球队战胜另一支机器人足球队,只有采用高新技术才能达到预期目标,即机器人足球实际上是两支球队之间进行的高新技术的较量。

在机器人足球中,不但需要人工智能技术中的机器视觉、传感融合、行为决策、智能控制等技术,而且还需要嵌入式计算机技术、无线网络技术、策略仿真技术、对策论等综合信息技术,而这些技术正是21世纪要攻克的综合性信息技术,因此凡参加“世界杯”机器人足球大赛的各国球队都带着自己国家的综合信息实力和尊严参加比赛,所以从竞赛角度出发,“世界杯”机器人足球大赛是衡量各国综合信息技术实力的一个小平台上的技术战争。

比赛是评价实际水平和技能的最客观、最合理、最公正的方法。奥林匹克之所以百年不衰、兴旺发达的根本原因就在于它具有高度的竞争性和严格的比赛规则,并通过比赛一个接一个创记录,发展到崭新的水平。基于机器人足球的信息化建设发展策略机器人足球是一种高新技术较量的比赛平台,它不是目的而是一个手段。通过这种比赛平台一方面能够激励青少年的科学研究热情和培养科学精神,另一方面能够加速发展综合信息技术,这是一个一举两得的创举。为了发展机器人足球技术,并用以推动我国的信息化建设,笔者提出如下建议:

首先,提出机器人足球的最终目标和发展策略。机器人足球的最终目标是到21世纪中叶,按国际足联的比赛规则,用机器人足球队打败人类足球冠军队。这是一个既有梦想又有挑战性的目标。目前由于技术上的问题,只能做机器人对机器人的足球比赛,但过了50年之后随着科学技术的成熟,会发展成机器人球队与人类球队之间进行足球比赛。我国机器人足球的发展路线是:第一步重点发展具有低级水平但容易实现的半自主型机器人足球,第二步重点发展具有高级智能但难度很大的全自主型机器人足球,第三步发展最高级的类人型机器人足球。在每个阶段都要研究开发比赛策略用的仿真型机器人足球。

其次,为使机器人足球成为我国发展综合信息技术的理想平台,就要大力发展和壮大机器人足球队伍。由于FIRA中国分会的长期不懈努力,已经组织举办了8次全国性比赛,并且年年参加FIRA世界杯机器人足球大赛,中国机器人足球队伍已经从零发展到50多个大学,但还远远不够,要成为气候,至少需要上百上千支机器人足球队。为了实现这个目标,一方面健全能和FIRA直接接轨,且能带动全国机器人足球爱好者的领导和组织者,另一方面由政府部门出资建设专门提供足球机器人的信息化产业基地,由它向全国机器人足球队提供硬件系统。

第三,机器人足球的最大魅力是通过比赛来激发青少年科学研究的热情,并通过比赛来改进和创造新技术,这个特点对青少年的科学精神和创新精神的培养具有重要意义,因此,要将机器人足球作为一个素质教育来抓,使广大青少年从小开始热爱科学,为未来科学家的培养打下牢固的基础。

第四,将机器人足球技术推广应用到具有代表性的应用领域。一个是对未来数字化家庭起关键作用的家庭服务机器人,另一个是未来无人战场必需的机器人部队系统。经调查可知,家庭服务机器人的市场规模到21世纪20年代将达到汽车制造业的规模,其需求量将会超过个人计算机。另外,未来战争可能是原子战、化学战、细菌战,在这种环境中人类是无法生存的,因此只能用机器人部队来代替地面部队。(作者单位:哈尔滨工业大学计算机系)

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