本报记者戴刚
正当世界杯足球赛鏖战正酣,全世界为之疯狂的时候,另一场“世界杯足球赛”也即将在德国的多特蒙德拉开帷幕,这是一场让机器人为之疯狂的足球赛———FIRA(国际机器人足球联盟)世界杯机器人足球大赛。 与人类的世界杯相比,机器人比足球明星们“疯狂”的机会更多,属于它们的世界杯一年举办一次。哈尔滨工业大学机器人足球队,是这个赛场上的一支劲旅。2000年10月,哈工大机器人足球队首次参加比赛并获得冠军,此后,在连续5届的大赛中,共获得4次冠军1次亚军。哈工大机器人足球队如此骄人的成绩是如何取得的?足球机器人到底如何进行比赛?机器人足球赛又有什么现实意义呢?就此记者采访了国际机器人足球联盟副主席、哈尔滨工业大学计算机学院多智能体机器人研究中心主任洪炳镕和他的球队。链接
FIRA世界杯机器人足球大赛的由来
FIRA机器人足球比赛最早由韩国高等技术研究院的金钟焕教授于1995年提出,并于1996年在韩国举办了第一届国际比赛。1997年6月,第二届微机器人足球比赛也在韩国举行。期间,国际机器人足球联盟宣告成立。此后FIRA在全球范围内每年举行一次机器人世界杯比赛,同时举办学术会议,供参赛者交流他们在机器人足球研究方面的经验和技术。从1996年在韩国举办第一届比赛至今,FIRA已经举行了10届世界杯比赛,足迹遍布亚洲、欧洲、美洲和大洋洲,成为各类国际机器人竞赛中最具水平和影响力的赛事之一。除了一年一度的世界杯比赛以外,每年还有许多地区性的FIRA机器人足球比赛。蓬勃发展的机器人足球比赛对机器人足球的研究起到了巨大的推动作用。目前FIRA机器人足球比赛的种类已有多个类别。有的类别根据双方参赛队员数目不同还可以分为小型组、中型组和大型组等等。在FIRA比赛蓬勃开展的同时,有关机器人足球系统和机器人足球竞赛的理论研究也取得长足进展。每一届世界杯比赛之前,主办者都会举行培训和研讨班,并在比赛举行的同时召开机器人足球专题的国际学术会议。机器人球赛讲究多机器人足球赛同人类的球赛一样,也有各种类别和规则。据曾多次出国参加机器人足球赛的哈工大计算机系博士研究生石朝侠介绍,FIRA世界杯机器人足球大赛分为半自主型、全自主型、仿真型、类人型和超小型智能、超小型半自主型等六大类比赛项目。半自主型机器人在比赛中,允许参赛方用一台主机对机器人进行集中控制;全自主型中的机器人则是完全独立的,已无需别人“指挥”,机器人能够依靠“眼睛”捕获的信息,用自身的设备去做出判断,配合“队友”或独自实施行动。
由于哈工大已经连续参加六届FIRA世界杯机器人足球大赛,所以对机器人足球赛的规则十分了解,并参与了很多规则的制订。石朝侠告诉记者,最初时机器人足球赛的规则有很多漏洞,比如,在一个机器人控球的情况下,对方的机器人向控球的机器人猛撞过来,导致控球的机器人将球丢掉,如果这种情况发生在人类的足球赛上很明显是属于犯规动作,可是发生在机器人身上,却很难判断它是否是有意犯规。于是在经过了几场比赛以后,石朝侠提出当这种情况发生的时候,要看撞“人”的机器人的“眼睛”是朝向球还是朝向对方的机器人。如果朝向对方的机器人则视为犯规,反之则视为合理冲撞。
据石朝侠介绍,机器人足球赛发展至今,已经拥有一整套规范和规则,诸如对球场、球、机器人的尺寸规定,对角球、界外球、任意球、点球等的定义,对球员犯规的判罚等。机器人足球比赛每个半场一般只有十几分钟。由于目前机器人的视觉系统主要依靠色彩信息对物体进行识别,所以球场内外各设备和器材的颜色都有比较严格的规定,参赛双方的机器人也必须贴上醒目的颜色标识。主机与机器人或机器人与机器人之间靠无线电进行通讯,所以对无线电的使用也有相应规定。人机大赛,三岁“宝宝球员”难敌机器人在前不久闭幕的第七届全国机器人足球锦标赛暨2006FIRA世界杯机器人足球大赛中国选拔赛上,首次推出了宝宝和机器人之间进行的射门比赛。出乎人意料的是,“宝宝球员”们纷纷败北并出现了机器人射门时“宝宝球员”无法拦截,而“宝宝球员”射门时机器人则能自如地将球挡在门外的精彩场面。
据洪炳镕教授介绍,他们在参赛前在媒体上刊登了招2至3岁的“宝宝球员”参赛的消息,结果有101名宝宝报名,经过选拔,差两个月满三岁的李禹霖幸运地成为了唯一的“宝宝球员”,跟随哈工大机器人足球队前往甘肃省平凉市进行比赛。
据石朝侠介绍,在人机大赛中,除了李禹霖还有5名来自平凉市一所幼儿园的“宝宝球员”。这些“宝宝球员”都在3岁左右,“对手”都是全自主型机器人。在赛场上,“宝宝球员”和机器人采取互罚“点球”的办法进行比赛,而结果往往是“宝宝球员”难以挡住机器人射来的球。据了解,之所以选择3岁左右的宝宝同机器人进行比赛,主要是因为目前这些全自主型机器人的智能水平只能和3至4岁的幼儿相比。再过两三年,机器人就可以和四五岁的孩子进行比赛了。最终,足球机器人将能够与成年人进行真正意义上的足球比赛。机器人足球赛是一场“技术竞赛”据了解,一个全自主型的足球机器人造价一般在十几万元,一个半自主型的小型足球机器人的造价也要在七八千元之间。这些装备精密器件的机器在一起进行球赛,既不是体育竞技,更不是娱乐人类的成人游戏。
洪炳镕教授将机器人足球形容为小平台上的“技术竞赛”。洪炳镕教授说,足球机器人的核心技术是人工智能技术,它的目的是使机器具有人的智慧,它能使机器具有像人一样的感知环境,向环境学习的能力。人工智能包括智能控制、机器感知、机器情感、专家系统、人工生命、神经元网络和遗传算法等等。
洪炳镕教授说,在人工智能的发展道路上曾经出现过计算机国际象棋赛。它是用计算机同人类进行的象棋比赛,它是发展人工智能的第一个里程碑。经过漫长的50年后,IBM深蓝软件终于打败了世界象棋冠军。它给人类展示了计算机专家系统可以击败人类天才的可能性。但是计算机象棋只反映了人类社会的一个侧面,即它是一个单智能体对另一个单智能体,在静态环境下,以非实时的方式进行的知识处理问题。而实际的人类社会发生的绝大部分问题是一群多智能体对另一群多智能体,在复杂环境下,以实时方式进行的知识处理问题。因此可以说,多智能体系统是发展人工智能的一个新的突破。它将过去封闭和孤立的知识系统发展为开放、分布的知识系统,使人工智能面向更多的实际应用领域。
洪炳镕教授介绍说,机器人足球比赛不但包含计算机信息处理技术、无线电通信网络技术,而且还包含智能控制技术、机电一体化技术以及战略、战术开发技术,包含着21世纪人类需要攻克的许多关键技术。用机器人足球来推动先进技术的综合集成和应用,是高科技领域的一个创举,同时,用体育形式表现尖端技术的较量,充满着观赏性与趣味性。它的最大魅力在于不仅通过它能促进以人工智能技术为核心的其他综合技术发展,而且还能通过竞争机制激发大学生的学习热情,促进培养一大批具有科学精神与创新能力的新一代科技队伍。
洪教授告诉记者,举办FIRA世界杯机器人足球大赛,是标志着一个城市乃至一个国家的科技发达程度。哈工大的机器人足球队在世界上享有很高的声誉,可以和任何一个国家的机器人足球队相抗衡。洪教授和他的团队最大的愿望是,标志着世界前沿科技的FIRA世界杯机器人足球大赛能够在哈尔滨举办,展示哈尔滨这座科技之城的风采。 |