2019機(jī)器人世界杯火神隊(duì)斬獲AdultSize的Technical Challenge 技術(shù)挑戰(zhàn)賽亞軍

科技可逆轉(zhuǎn)一切。在“足球”這一非優(yōu)勢領(lǐng)域里，由于AI的介入，中國隊(duì)也能打入決賽。2019機(jī)器人世界杯上，優(yōu)必選科技和清華大學(xué)聯(lián)合組成的火神隊(duì)斬獲AdultSize的Technical Challenge 技術(shù)挑戰(zhàn)賽亞軍、Drop-in比賽亞軍，以及2VS2足球比賽季軍。成立近七年后，這家人工智能與人形機(jī)器人獨(dú)角獸也正籌備上市。

世界杯決賽場上，中國隊(duì)與德國隊(duì)一決高下。

這不是夢境，這是真實(shí)發(fā)生的事情，只不過上場的并非真人球員，而是人形機(jī)器人，但也足以讓觀眾尖叫了。

在7月于澳大利亞悉尼舉辦的2019 RoboCup（機(jī)器人世界杯）上，優(yōu)必選科技和清華大學(xué)聯(lián)合組成的火神隊(duì)（Hephaestus）派出人形機(jī)器人，與各國參賽隊(duì)伍同臺(tái)競技。

面對來自德國、法國和日本等既是足球強(qiáng)國也是AI強(qiáng)國的對手，火神隊(duì)依然取得佳績，其中包括AdultSize（成人組）的Technical Challenge 技術(shù)挑戰(zhàn)賽亞軍、Drop-in比賽亞軍，以及2V2足球比賽季軍。

AI為中國球迷們注入希望——有生之年能看到中國代表隊(duì)在足球比賽上傲視群雄，更何況還是在如今最熱門的人工智能賽場。

這些為球迷帶來的樂趣僅僅是AI技術(shù)的一場技能表演。讓人形機(jī)器人走入家庭為人們提供服務(wù)，才是優(yōu)必選科技的最終目標(biāo)。

成立近七年后，這家人工智能與人形機(jī)器人企業(yè)正在籌備上市，AI機(jī)器人商業(yè)化的賽場上，優(yōu)必選科技也終迎新進(jìn)程。

與清華聯(lián)手，這支中國團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人世界杯大放異彩

RoboCup于1997年在日本名古屋舉辦了第一場機(jī)器人世界杯足球賽。

其目標(biāo)是在2050年前后能組建一支機(jī)器人足球隊(duì)?wèi)?zhàn)勝當(dāng)年的人類世界杯冠軍。

在RoboCup機(jī)器人足球項(xiàng)目的所有組別中，人形組是與人類同場競技的最終形式。

上世紀(jì)90年代，IBM的深藍(lán)在國際象棋上戰(zhàn)勝人類世界冠軍后，用機(jī)器人足球比賽代替國際象棋就成為人工智能領(lǐng)域下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)問題。

和象棋相比，機(jī)器人足球賽可以更全面地考驗(yàn)AI技術(shù)。

在足球場地上發(fā)現(xiàn)足球，然后走近并發(fā)起進(jìn)攻，以上動(dòng)圖中短短幾秒內(nèi)發(fā)生的動(dòng)作考驗(yàn)的是人形機(jī)器人的視覺識(shí)別、自主定位和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)等多種技術(shù)的結(jié)合。

優(yōu)必選已經(jīng)連續(xù)三年和清華大學(xué)組隊(duì)參加RoboCup，2017年，火神隊(duì)獲得人形機(jī)器人Adult Size組技術(shù)挑戰(zhàn)賽亞軍。2018年，火神隊(duì)也獲得了人形機(jī)器人Adult Size組技術(shù)挑戰(zhàn)賽亞軍和一對一足球比賽季軍。

火神隊(duì)參加的Adult Size組中，機(jī)器人身高須達(dá)到1.3米以上。

相對于其他組，這組的身高更接近人類，所比賽的內(nèi)容更考驗(yàn)機(jī)器人的類人身體運(yùn)動(dòng)及感知能力，要求更高人形機(jī)器人進(jìn)行更強(qiáng)的自主規(guī)劃。

為完成2050年左右的終極愿景，RoboCup的規(guī)則每年都有更新與調(diào)整，例如比賽場地不斷擴(kuò)大，定位難度增大。

火神隊(duì)選擇了在優(yōu)必選科技第一代Walker上進(jìn)行改良。

為準(zhǔn)備今年的比賽，火神隊(duì)也將其中的AI技術(shù)進(jìn)行了一系列升級：

使用基于深度學(xué)習(xí)的物體檢測方法，實(shí)現(xiàn)球、球門、足球場線特殊點(diǎn)等物體的精確識(shí)別；

由于比賽現(xiàn)場不允許使用遠(yuǎn)程控制的方法對機(jī)器人進(jìn)行行為干預(yù)，因此團(tuán)隊(duì)在嵌入式計(jì)算資源有限的情況下進(jìn)行深度資源優(yōu)化，將物體檢測速度提升到30FPS；

增加了物體跟蹤的功能，可以對識(shí)別到的球和球門進(jìn)行跟蹤；

結(jié)合機(jī)器人里程計(jì)信息，火神隊(duì)通過對足球場線特殊點(diǎn)的識(shí)別實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在場內(nèi)的自我定位；

另外，火神隊(duì)采用了優(yōu)必選科技大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker最新的步態(tài)規(guī)劃算法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在復(fù)雜路面上的穩(wěn)定快速行走，以及足底柔順控制和上身姿態(tài)控制，大幅提高機(jī)器人在比賽中的行走能力。

另外，新智元了解到，該人形機(jī)器人分為上下兩部分，上部分處理AI需求的采用的是英偉達(dá)Jetson TX2，而帶動(dòng)下層強(qiáng)大的控制需求則采用了英特爾i7芯片。

RoboCup比賽考驗(yàn)的正是人工智能與機(jī)器人學(xué)的有機(jī)結(jié)合，優(yōu)必選與清華大學(xué)合作的火神隊(duì)面對的最大對手是來自德國的參賽團(tuán)隊(duì)。

在Technical Challenge 技術(shù)挑戰(zhàn)賽上，火神隊(duì)奪得亞軍，來自德國的參賽隊(duì)伍獲得第一名。在Adult Size組2VS2足球比賽中，火神隊(duì)獲得季軍，僅次于德國伯恩大學(xué)NimbRo隊(duì)和德國奧芬堡大學(xué)Sweaty隊(duì)。

當(dāng)談到是否有機(jī)會(huì)打敗德國參賽隊(duì)伍、2050年成為那支去和當(dāng)年的人類世界杯冠軍一絕高下的團(tuán)隊(duì)，優(yōu)必選科技人形機(jī)器人首席科學(xué)家趙明國表示：

“在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方面，我們已經(jīng)是最強(qiáng)的參賽團(tuán)隊(duì)了，德國隊(duì)在人工智能方面還是比我們更具有優(yōu)勢，他們在機(jī)器人足球領(lǐng)域已經(jīng)擁有近20年的經(jīng)驗(yàn)，我們的隊(duì)伍距離超越他們目前還存在一些挑戰(zhàn)，但在2050年之前，我們還有很長的時(shí)間可以去追趕?！?/p>

雖然德國無論是在真人足球還是AI機(jī)器人上都有讓人“羨慕嫉妒”的能力，但我們現(xiàn)階段真的沒有奪冠的機(jī)會(huì)了嗎？

趙明國透露，人形組KidSize組冠軍法國隊(duì)就非?？春没鹕耜?duì)強(qiáng)大的硬件平臺(tái)，希望明年比賽能有機(jī)會(huì)合作，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手組建一支更強(qiáng)大的機(jī)器人足球戰(zhàn)隊(duì)。

眼觀六路、感知八方，人形機(jī)器人技術(shù)到底難在哪里？

當(dāng)談到做人形機(jī)器人最難的地方在哪里，趙明國從場景與技術(shù)兩個(gè)層面談到了目前優(yōu)必選的突破與瓶頸。

首先來看下場景，人形機(jī)器人的感知及對世界的建模僅依賴于單目、雙目視覺傳感器及慣性測量裝置。同時(shí)，RoboCup比賽中不允許使用遠(yuǎn)程控制的方法對機(jī)器人進(jìn)行行為干預(yù)。

這是很實(shí)際的問題。除了比賽場景外，如果人形機(jī)器人真正走入家庭或者在其他場景下服務(wù)人類，時(shí)刻保證遠(yuǎn)程控制并不現(xiàn)實(shí)。

面對嵌入式計(jì)算資源有限的情況，機(jī)器人需要依賴自身傳感器對周遭環(huán)境進(jìn)行感知，通過其搭載的計(jì)算單元進(jìn)行自主思考與規(guī)劃，自主地執(zhí)行相應(yīng)的行為決策。

再來看技術(shù)層面，趙明國表示如果想研發(fā)出理想的人形機(jī)器人，需要考慮的基礎(chǔ)問題主要包括：

一是基本的硬件能力，這是最基本的保證，比如機(jī)電系統(tǒng)的硬件能力必須不斷提升，因?yàn)槿诵螜C(jī)器人需要做實(shí)體，不能只是存在于電腦中的程序；

二是基本的環(huán)境感知能力，這其中包括計(jì)算機(jī)視覺、自我定位等前沿AI技術(shù)，然而獲取信息的過程是復(fù)雜的，充滿不確定性；

三是決策能力，機(jī)器人將決定如何進(jìn)行下一步的行為。

這是研發(fā)人形機(jī)器人的過程中無法繞開的三個(gè)主要問題。

2019 RoboCup人形組部分參賽機(jī)器人

而拋開比賽，目前，全球人形機(jī)器人領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)是硬件的發(fā)展滯后于軟件的發(fā)展。

趙明國表示：硬件無論在哪個(gè)領(lǐng)域都是基石，例如在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，AI芯片熱潮為何興起？因?yàn)锳I需要大量計(jì)算，需要有載體去處理，底層硬件技術(shù)必須能夠承載。

人工智能技術(shù)的革新與發(fā)展促使硬件的發(fā)展需要提升到相應(yīng)水平，擁有穩(wěn)定且強(qiáng)大的硬件是需要突破的下一個(gè)瓶頸。

AI方面，優(yōu)必選科技視覺及SLAM算法高級工程師羅茜表示，在視覺目標(biāo)檢測部分應(yīng)用領(lǐng)域，機(jī)器早已超越人類。

例如，機(jī)器人檢測到某一物體，并向這一物體走去，這其中距離已經(jīng)精確到毫米級別，人類目前很難做到這一點(diǎn)。

優(yōu)必選科技人工智能首席科學(xué)家、優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心主任陶大程表示，目標(biāo)檢測技術(shù)是最重要的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)之一。

優(yōu)必選科技人工智能首席科學(xué)家、優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心主任陶大程

當(dāng)下先進(jìn)的目標(biāo)檢測技術(shù)一般先利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取特征并預(yù)測可能包含物體的區(qū)域候選框，再判別物體是否在候選框內(nèi)，同時(shí)調(diào)整候選框，從而得到較為精確的檢測框。

然而，因?yàn)榕袆e過程和調(diào)整過程普遍相互獨(dú)立，所以調(diào)整后較差的檢測框有可能會(huì)得到較好的判別結(jié)果，進(jìn)而影響最終檢測精度。

針對這一問題，優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心致力于研究并提出有效的檢測框細(xì)調(diào)（精煉）機(jī)制來改善目標(biāo)檢測的表現(xiàn)。

比如，優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心提出利用周圍的檢測結(jié)果作為上下文信息來輔助改進(jìn)當(dāng)前檢測框的判別與調(diào)整結(jié)果（Context refinement for object detection: ECCV-2018）。

具體來說，優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心先提取周圍檢測框的語義和幾何信息作為上下文，然后通過一個(gè)加權(quán)策略來矯正較差的檢測框，進(jìn)而提高檢測算法的精度。

優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心提出的方法有效地提高了算法的魯棒性，同時(shí)模型還保有較高的運(yùn)算效率。

另外，優(yōu)必選科技悉尼大學(xué)人工智能中心的其他相關(guān)工作還包括：提出使用子模分析來改進(jìn)檢測框的判別精度、提出一種局部度量分析方法來處理檢測問題等等。

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優(yōu)必選科技不僅在悉尼大學(xué)成立了人工智能中心，還在清華大學(xué)、華中科技大學(xué)都設(shè)立了智能服務(wù)機(jī)器人聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

優(yōu)必選科技人形機(jī)器人首席科學(xué)家趙明國

優(yōu)必選科技人形機(jī)器人首席科學(xué)家趙明國談到如何與人工智能首席科學(xué)家陶大程配合時(shí)，表示雙方分別在各自專注的領(lǐng)域發(fā)力，一起探索新路，互相配合，以實(shí)現(xiàn)共同的愿景。

而這一愿景正是要研發(fā)出真正能為人類提供服務(wù)的人形機(jī)器人。

趙明國表示：高校更多的是關(guān)注探索前沿的工作，而企業(yè)則有更大的責(zé)任去實(shí)現(xiàn)技術(shù)的落地應(yīng)用，優(yōu)必選科技把人形機(jī)器人作為人工智能的一個(gè)載體，希望實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品的落地，并應(yīng)用于家庭。

企業(yè)的一大優(yōu)勢正是可以在資金方面給予研發(fā)更大的助力。據(jù)了解，優(yōu)必選科技近三年研發(fā)費(fèi)用投入占營業(yè)收入的平均比例超過18%，這一比例在AI公司中是非常高的。

重視研發(fā)也為優(yōu)必選科技實(shí)現(xiàn)商業(yè)落地奠定了良好的基礎(chǔ)，公司相繼推出了多款家喻戶曉的產(chǎn)品。2016 年，優(yōu)必選科技的 540臺(tái) Alpha 機(jī)器人亮相央視春晚，其大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker又亮相2019年央視春晚深圳分會(huì)場。

2019年央視春晚深圳分會(huì)場，優(yōu)必選大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker新一代隨音樂起舞

在新智元3月推出《2019AI獨(dú)角獸白皮書》中，于2012年3月成立的優(yōu)必選科技就以50億美元（約合358億元人民幣）的估值位列AI機(jī)器人硬件獨(dú)角獸第一名。

目前，優(yōu)必選科技正在籌備上市。

趙明國表示走向資本市場后，有利于吸引更多人才加入并投入人工智能與人形機(jī)器人行業(yè)。從全球來看，人形機(jī)器人的發(fā)展目前還處于初級階段，未來還有很長的路要走，需要更多助力。

比起波士頓動(dòng)力，安全可靠才是人形機(jī)器人走進(jìn)家庭的優(yōu)勢所在

無論是科幻電影還是現(xiàn)實(shí)科技的發(fā)展方向，人形機(jī)器人都是詮釋AI的最好載體，也代表了科學(xué)技術(shù)達(dá)到完美的釋放。

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而走入家庭是優(yōu)必選科技的終極目標(biāo)，選擇人形機(jī)器人這一AI載體有利于更好地進(jìn)行人機(jī)交互。

事實(shí)上，國際上有不少已經(jīng)推出人形機(jī)器人的科技公司，例如波士頓動(dòng)力和日本本田。

但波士頓動(dòng)力與本田仍在為商業(yè)化苦惱，優(yōu)必選科技卻已做好準(zhǔn)備，研發(fā)出走入家庭的人形機(jī)器人。

和其他公司相比，優(yōu)必選科技的優(yōu)勢在于其努力提高人形機(jī)器人的安全可靠性。

當(dāng)談到與波士頓動(dòng)力明星人形機(jī)器人Atlas的區(qū)別時(shí)，優(yōu)必選科技運(yùn)動(dòng)控制算法高級工程師董浩博士表示優(yōu)必選科技一直立足于讓智能機(jī)器人走進(jìn)千家萬戶，以家庭服務(wù)為導(dǎo)向來推進(jìn)產(chǎn)品的研發(fā)方向。

優(yōu)必選科技希望公司研發(fā)的人形機(jī)器人能讓人產(chǎn)生親和感、更安全、穩(wěn)定、可靠，在家庭中為人類提供服務(wù)，而波士頓動(dòng)力主要面向軍事應(yīng)用。

保證安全可靠才有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人大規(guī)模的商業(yè)化。

前不久，一則“波士頓動(dòng)力機(jī)器人”備受人類虐待后奮起反擊的視頻刷爆了社交網(wǎng)絡(luò)，盡管后來被證實(shí)是合成的假視頻，但依然引起了網(wǎng)友對機(jī)器人革命即將到來的恐懼。從這點(diǎn)看，安全可靠是未來機(jī)器人走進(jìn)千家萬戶的首要前提。

人與機(jī)器人的關(guān)系是永恒的話題，他們之間需要相互協(xié)作、共同進(jìn)步。

從手機(jī)里的語音助手到現(xiàn)在普及率越來越高的智能家居音箱，人機(jī)交互方式一直在不斷革新。由于擁有信任基礎(chǔ)的天然優(yōu)勢和技術(shù)革新所支持的主動(dòng)交互技能，人形機(jī)器人有望成為下一代消費(fèi)級的人機(jī)交互中心。

人形機(jī)器人未來會(huì)成為人類日常生活的一個(gè)伴侶或助手，人機(jī)共存的時(shí)代已悄然來臨。