英偉達(dá)教機(jī)器人向人類學(xué)習(xí)，只看一遍就能成功模擬！

英偉達(dá)西雅圖研究團(tuán)隊開發(fā)了一套新系統(tǒng)，可以通過觀察一個人的行為來教機(jī)器人執(zhí)行新任務(wù)，機(jī)器人只需觀看一次便可成功模擬人類的簡單行為，讓機(jī)器人在充滿人類的地方工作，甚至可以向人類學(xué)習(xí)。

工業(yè)機(jī)器人通常總是一遍又一遍地重復(fù)已經(jīng)編程好的的任務(wù)，通常情況下，機(jī)器人與編寫程序的工程師之間存在距離。然而，越來越多的研究人員開始思考如何讓機(jī)器人在充滿人類的地方工作，甚至可以向人類學(xué)習(xí)。

在某種程度上，這正是Nvidia在西雅圖的新機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室所關(guān)注的，該公司的研究團(tuán)隊今天在澳大利亞的機(jī)器人與自動化國際會議（ICRA）上，展示了機(jī)器人如何向人類學(xué)習(xí)的試驗(yàn)，以及其最近關(guān)于機(jī)器人教學(xué)的工作。

正如英偉達(dá)的機(jī)器人技術(shù)研究高級總監(jiān)Dieter Fox（也是華盛頓大學(xué)教授）所言，該團(tuán)隊希望能讓下一代機(jī)器人安全地在接近人類的地方工作，但要做到這一點(diǎn)，這些機(jī)器人需要能夠探測到人，追蹤他們的活動，并學(xué)習(xí)人類如何幫助他人，這可能是在小規(guī)模的工業(yè)環(huán)境中或者在某人的家里實(shí)現(xiàn)。

英偉達(dá)機(jī)器人高級總監(jiān)Dieter Fox

雖然有可能訓(xùn)練一種通過機(jī)械重復(fù)來玩電子游戲的算法，并能教會它從錯誤中學(xué)習(xí)，但Fox認(rèn)為，這種訓(xùn)練機(jī)器人的方式可能會因?yàn)闄C(jī)器人要做決策的內(nèi)容太多而無法有效地完成。相反，由Stan Birchfield和Jonathan Tremblay領(lǐng)導(dǎo)的英偉達(dá)研究團(tuán)隊開發(fā)了一套新系統(tǒng)，可以通過簡單觀察一個人的行為來教機(jī)器人執(zhí)行新任務(wù)。

實(shí)驗(yàn)中的任務(wù)非常簡單，只需將幾個彩色的方塊堆起來就可以，但這也是讓人類快速教授機(jī)器人新任務(wù)過程中的重要一步。

研究人員首先訓(xùn)練了一系列神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來檢測積木，并推斷積木之間的關(guān)系，然后生成一個程序來重復(fù)它所觀察到的人類堆積木的過程。研究人員說，這個新系統(tǒng)使機(jī)器人觀看現(xiàn)實(shí)世界中的一次演示，便能完成堆積木任務(wù)。

該系統(tǒng)的一個優(yōu)點(diǎn)是，它生成一個可讀的關(guān)于它所執(zhí)行步驟的描述，以便讓研究人員更容易地弄清楚錯誤發(fā)生的具體情況。

英偉達(dá)公司的Stan Birchfieldt稱，該團(tuán)隊的目標(biāo)是讓非專業(yè)人員對機(jī)器人進(jìn)行訓(xùn)練變得容易，而且很少有任務(wù)比實(shí)驗(yàn)中展示的堆積木任務(wù)更簡單。

在該實(shí)驗(yàn)中，正如英偉達(dá)團(tuán)隊在ICRA展示的那樣，有一臺攝影機(jī)負(fù)責(zé)觀看現(xiàn)場，人類只是走上前去，拿起積木并堆疊起來，然后讓機(jī)器人重復(fù)這個任務(wù)。這聽起來很簡單，但對于機(jī)器人來說，這是一項艱巨的任務(wù)。

為了訓(xùn)練核心模型，該團(tuán)隊主要使用來自模擬環(huán)境的合成數(shù)據(jù)，正如Birchfield和Fox強(qiáng)調(diào)的那樣，正是這些模擬使得機(jī)器人能夠進(jìn)行快速訓(xùn)練，畢竟，在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行訓(xùn)練的時間要長得多，而且可能會更加危險。對于大多數(shù)的任務(wù)，都沒有現(xiàn)成的帶標(biāo)簽的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。

“我們認(rèn)為，使用模擬技術(shù)是一種強(qiáng)大的范例，它將訓(xùn)練機(jī)器人完成以前不可能完成的事情，”Birchfield指出，F(xiàn)ox回應(yīng)了這一觀點(diǎn)，并指出這種對模擬的需要是Nvidia認(rèn)為其硬件和軟件最適合這種研究的原因之一。

畢竟，這個訓(xùn)練過程有著非常強(qiáng)烈的視覺效果，而英偉達(dá)在圖形硬件方面的專業(yè)背景肯定會有所幫助。

Fox承認(rèn)，還有很多研究要做（畢竟，大部分的模擬都不是實(shí)際情況），但至少這一理論的核心基礎(chǔ)已經(jīng)到位。

未來，英偉達(dá)團(tuán)隊計劃擴(kuò)大機(jī)器人可以學(xué)習(xí)的任務(wù)范圍，以及描述這些任務(wù)所需的詞匯量。

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