ABC大腦模型為工業(yè)腦聯(lián)網(wǎng)的誕生提供了理論基礎(chǔ)。

“以人工智能通用大模型為技術(shù)底座，工業(yè)腦聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)、自主工藝、自主加工、自主裝配、自主服務(wù)五大能力的升維，給智能制造體系帶來(lái)新變革?！睆?fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院院長(zhǎng)、智昌集團(tuán)董事長(zhǎng)甘中學(xué)在第八屆中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)上做了如上表述。

智昌集團(tuán)成立于2016年6月，由我國(guó)智能制造領(lǐng)域著名專家甘中學(xué)博士創(chuàng)立，是一家“以三元控制技術(shù)為核心、三蜂機(jī)器人集群為載體”的工業(yè)腦聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型集團(tuán)公司。該公司成立7年來(lái)，始終堅(jiān)持將新一代信息技術(shù)與工業(yè)制造深度融合，不斷推進(jìn)集群機(jī)器人應(yīng)用升級(jí)創(chuàng)新。

在本屆機(jī)器人峰會(huì)上，智昌集團(tuán)發(fā)布了智昌蜂腦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。該平臺(tái)最大特色在于將智能機(jī)器人與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合，讓工業(yè)制造更智能。當(dāng)前，自復(fù)制機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成為智能機(jī)器人領(lǐng)域的前沿科技，他可以實(shí)現(xiàn)自主生長(zhǎng)、自主進(jìn)化、自主涌現(xiàn)，如果將其應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，那將給行業(yè)帶來(lái)深刻的變化。

作為智能制造領(lǐng)域的資深專家，甘中學(xué)在本屆峰會(huì)上作了題為《ABC大腦模型與自復(fù)制機(jī)器人》的報(bào)告，介紹了人工智能的發(fā)展方向和理論框架，以及約翰·馮·諾依曼在1948年提出的自復(fù)制自動(dòng)機(jī)在機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)框架、實(shí)現(xiàn)路徑和重要意義，對(duì)人工智能和機(jī)器人的發(fā)展提供了前瞻性的戰(zhàn)略思考。

什么是ABC大腦模型

ABC大腦模型是自復(fù)制機(jī)器人故事的開端。2017年，復(fù)旦大學(xué)接受了上海市一個(gè)重大科技專項(xiàng)，成立專門團(tuán)隊(duì)研究機(jī)器人和人工智能，當(dāng)時(shí)該研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了ABC大腦模型的概念。

作為該科研團(tuán)隊(duì)的核心，甘中學(xué)親歷了該模型的研發(fā)全過(guò)程。他表示，ABC大腦模型描述了一種異構(gòu)的群體智能系統(tǒng)，通過(guò)結(jié)合人工智能（AI）、生物智能（BI）和群體智能（CI）形成類似人腦的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)ABC的循環(huán)持續(xù)促進(jìn)AI的能力提升、進(jìn)化和涌現(xiàn)。

ABC大腦具備七種思維鏈?zhǔn)?。一是機(jī)器人群體的多模態(tài)傳感器信息作為輸入，經(jīng)過(guò)全息解碼、形象化、直覺(jué)決策鏈路，無(wú)需經(jīng)過(guò)邊緣腦和皮層，形成快速閉環(huán)。

二是以機(jī)器人的通用基礎(chǔ)模型為驅(qū)動(dòng)，形成了從全系編碼到注意力、推理，再到?jīng)Q策的通路鏈路。

三是CI在環(huán)的多元決策通路，發(fā)揮了CI的通用場(chǎng)景識(shí)別和推理能力，并和機(jī)器人本體決策進(jìn)行協(xié)同。

四是引入BI的ABC慢循環(huán)過(guò)程，一方面引入BI提升邊界場(chǎng)景的能力，另一方面促進(jìn)AI、CI模型的價(jià)值觀與人類對(duì)齊。

五是機(jī)器人通用基礎(chǔ)模型的持續(xù)學(xué)習(xí)過(guò)程，將生物大腦知識(shí)進(jìn)行積累整理成帶有因果關(guān)系的知識(shí)表征，并通過(guò)監(jiān)督/半監(jiān)督、長(zhǎng)短期激勵(lì)的范式促進(jìn)機(jī)器人世界模型的迭代和進(jìn)化。

六是生物大腦與GPT的交互式迭代范式，除了現(xiàn)有的監(jiān)督式學(xué)習(xí)外，未來(lái)可研究GPT與真實(shí)世界的交互和閉環(huán)，例如多模態(tài)大模型的強(qiáng)化進(jìn)化學(xué)習(xí)。

七是ABC大腦的長(zhǎng)短期激勵(lì)，以生物大腦的意圖為激發(fā)，通過(guò)與環(huán)境的交互，得到長(zhǎng)短期激勵(lì)。長(zhǎng)短期激勵(lì)可進(jìn)一步改變機(jī)器人世界模型和GPT的激勵(lì)范式。

ABC大腦模型的提出，對(duì)機(jī)器人的進(jìn)化產(chǎn)生直接的影響，進(jìn)而為工業(yè)腦聯(lián)網(wǎng)的誕生提供了理論基礎(chǔ)。

讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制與進(jìn)化

盡管機(jī)器人技術(shù)獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是距離自復(fù)制機(jī)器人的時(shí)代到來(lái)還存在一定的差距。

甘中學(xué)表示，當(dāng)今的機(jī)器人尚處于自動(dòng)化控制階段，其本身尚不具備自我生長(zhǎng)、自我進(jìn)化、自我涌現(xiàn)等與生物體類似的成長(zhǎng)機(jī)制，但是在語(yǔ)言領(lǐng)域，隨著ChatGPT的出現(xiàn)和發(fā)展，上述機(jī)制得以實(shí)現(xiàn)，也讓機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有了明確的方向，即未來(lái)的機(jī)器人要能夠自我生長(zhǎng)、自我進(jìn)化、自我涌現(xiàn)，甚至自我復(fù)制、自我發(fā)育。

當(dāng)然這種論斷并非無(wú)的放矢。在半個(gè)多世紀(jì)以前，“計(jì)算機(jī)之父”馮·諾依曼的研究認(rèn)為，一個(gè)自我復(fù)制者應(yīng)該包含以下特性，即該個(gè)體的代碼化表示、一個(gè)復(fù)制這段代碼的機(jī)制、一種能夠影響和塑造該個(gè)體所處環(huán)境的控制。

依循這個(gè)思路，馮·諾依曼提出了一套自復(fù)制自動(dòng)機(jī)理論。在他的理論中，一臺(tái)自復(fù)制自動(dòng)機(jī)（R）是這樣誕生的：通用編碼機(jī)（Y）編制R的特征編碼（φ），通用控制器（Z）先命令Y拷貝兩份φ，再命令通用構(gòu)造器（X）按照φ來(lái)實(shí)際制造R，并把其中的1份φ拷貝去掉，Z會(huì)把X和剩下的那份φ拷貝捆綁在一起，并把他們從X+Y+Z的組合中分離出去，從而就制造了R與φ的組合。此后，利用φ，R可以無(wú)限地自我制造和自我復(fù)制。

甘中學(xué)認(rèn)為，馮·諾依曼的這套理論在邏輯上講得通，但是存在缺陷，即世界上第一臺(tái)自復(fù)制自動(dòng)機(jī)從何而來(lái)？機(jī)器是無(wú)生命的，不能像生物一樣從單細(xì)胞進(jìn)化而來(lái)。因此，世界上第一臺(tái)自復(fù)制自動(dòng)機(jī)還需要由人來(lái)制造，自復(fù)制自動(dòng)機(jī)還不能完全脫離人來(lái)實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制，至少在馮·諾依曼那個(gè)年代還不能夠?qū)崿F(xiàn)。

但是，如果將ABC大腦模型與馮·諾依曼的理論相結(jié)合，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制將成為可能。甘中學(xué)表示，ABC大腦模型的循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制者的三項(xiàng)特征，其中利用全息表征（機(jī)器人語(yǔ)言）完成機(jī)器人代碼化表示；利用ABC循環(huán)去迭代式自動(dòng)化完成代碼生成和復(fù)制過(guò)程；利用機(jī)器與環(huán)境的閉環(huán)獲得負(fù)熵，實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制。

“ABC大腦模型的循環(huán)結(jié)構(gòu)為機(jī)器人自我復(fù)制提供了一種可能的范式，這種范式也體現(xiàn)了AI for engineering的新一代設(shè)計(jì)思路?！备手袑W(xué)強(qiáng)調(diào)。

機(jī)器人的新未來(lái)

依托馮·諾依曼的自復(fù)制自動(dòng)機(jī)理論與ABC大腦模型，甘中學(xué)暢想了一個(gè)屬于機(jī)器人的新未來(lái)，即構(gòu)建未來(lái)智造的自復(fù)制機(jī)器人。

提及這個(gè)未來(lái)，復(fù)旦大學(xué)自然語(yǔ)言處理實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的對(duì)話式大型語(yǔ)言模型MOSS在其中扮演了重要角色。據(jù)悉，MOSS基于公開的中英文數(shù)據(jù)訓(xùn)練，目前已經(jīng)擁有200億參數(shù)，具有和人類對(duì)話的能力，并可以通過(guò)與人類交互實(shí)現(xiàn)迭代優(yōu)化。

甘中學(xué)表示，引入MOSS，將其作為通用控制器的智能大腦；機(jī)器人和3D打印機(jī)作為通用構(gòu)造器，以這種全新的組合讓機(jī)器人制造機(jī)器人的可能性大幅提升。但是，在這個(gè)過(guò)程中，還有一些挑戰(zhàn)需要克服。

“當(dāng)前在工業(yè)制造領(lǐng)域，工業(yè)母機(jī)的復(fù)雜度和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果要實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自我復(fù)制，那么制造設(shè)備和產(chǎn)品的復(fù)雜度將是同等的，這就需要完整產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)?！备手袑W(xué)坦言：“這也意味著要把全產(chǎn)業(yè)鏈要素壓縮成普適的自復(fù)制自動(dòng)化機(jī)器?！?/p>

在甘中學(xué)的構(gòu)想里，這個(gè)過(guò)程需要三步走。第一步是將生產(chǎn)過(guò)程的主要部分，壓縮到一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈齊全的國(guó)家和地區(qū)；第二步是通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合，將機(jī)器人的生產(chǎn)過(guò)程壓縮到一個(gè)或幾家有限的企業(yè)；第三步是隨著機(jī)器人的能力越來(lái)越大、越來(lái)越柔性，機(jī)器人自身的工藝都?jí)嚎s到一臺(tái)機(jī)器人中。

目前，這項(xiàng)工作已經(jīng)有了一定的進(jìn)展。據(jù)介紹，機(jī)器自我復(fù)制的開端——產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)、裝配工藝設(shè)計(jì)等產(chǎn)品特征基因編碼已經(jīng)構(gòu)建，并且依托ABC大腦模型和MOSS的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品特征基因編碼的迭代進(jìn)化。

甘中學(xué)指出，目前正在嘗試采用模塊化積木法自動(dòng)構(gòu)架機(jī)器人的設(shè)計(jì)，并利用大數(shù)據(jù)模型推動(dòng)通用控制器實(shí)現(xiàn)自我編程。而且利用3D打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自復(fù)制機(jī)器人部分模塊化零件的增材制造、功能性模塊的增減材制造，并嘗試進(jìn)行原型機(jī)的自動(dòng)裝配。

從目前的成果來(lái)看，機(jī)器人的自主加工、自主裝配能力已經(jīng)初步具備，未來(lái)還將向自主設(shè)計(jì)、自主工藝方向推進(jìn)。甘中學(xué)表示，自主設(shè)計(jì)的目標(biāo)是能夠?qū)a(chǎn)品結(jié)構(gòu)描述轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品圖紙的自動(dòng)生成能力，自主工藝的目標(biāo)是將產(chǎn)品圖紙轉(zhuǎn)化為零件圖紙和裝配工藝。

值得注意的是，目前智昌集團(tuán)與復(fù)旦大學(xué)正在聯(lián)合構(gòu)建自主服務(wù)的自復(fù)制機(jī)器人設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)，并公開征集合作伙伴，免費(fèi)提供技術(shù)支持。按照設(shè)想，自主服務(wù)應(yīng)該是主動(dòng)理解人類需求并提供服務(wù)，這將為自復(fù)制機(jī)器人的應(yīng)用空間得到極大的擴(kuò)展。

業(yè)界專家認(rèn)為，自復(fù)制機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展為人們描繪了一個(gè)充滿高科技、智能化元素的嶄新未來(lái)，將深刻影響工業(yè)生產(chǎn)模式與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，更是對(duì)智能制造體系的重構(gòu)和升維。

一個(gè)更加智能的新世界正在加速到來(lái)。