機(jī)器人領(lǐng)域開拓者：斯坦福大學(xué)機(jī)器人實驗室Oussama Khatib教授 | GAIR 2017

由中國計算機(jī)學(xué)會（CCF）主辦、雷鋒網(wǎng)與香港中文大學(xué)（深圳）全程承辦的 AI 盛會 --「全球人工智能與機(jī)器人峰會」（CCF-GAIR），將于 7.7-7.9 日在深圳召開。

CCF-GAIR 為國內(nèi)外學(xué)術(shù)、業(yè)界專家提供一個廣闊交流的平臺，既在宏觀上把握全球人工智能趨勢脈搏，也深入探討人工智能在每一個垂直領(lǐng)域的應(yīng)用實踐細(xì)節(jié)。

延續(xù)上一次大會的頂級嘉賓陣容，本次 CCF-GAIR 2017 將會迎來更多人工智能和機(jī)器人行業(yè)重磅專家。在未來的一段日子里，雷鋒網(wǎng)將陸續(xù)放出嘉賓介紹。今天要介紹的是斯坦福大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系教授、斯坦福機(jī)器人實驗室主任Oussama Khatib教授。

“海洋一號”處女航

海洋一號

2016年的時候，一則機(jī)器人從地中海打撈起350年前文物的新聞引發(fā)了不小的關(guān)注。相比人類最深40米左右的潛水深度，此次“海洋一號”（Ocean One）機(jī)器人下潛深度達(dá)到了91米（從15米開始就讓機(jī)器人獨(dú)自行動了）。這只機(jī)器人具有類人的外型，肩膀+手肘+手腕+手指的上肢設(shè)計有不小的控制難度，但也給帶給它很高的靈活性。它自己就具有一些感知、移動、執(zhí)行功能，再加以人類的遠(yuǎn)程指導(dǎo)，就可以及時對各種狀況進(jìn)行應(yīng)對；它可以在淺水區(qū)域和潛水員進(jìn)行互動協(xié)作，然后在人類無法達(dá)到的深水區(qū)細(xì)膩穩(wěn)定地進(jìn)行獨(dú)自水下作業(yè)。

“海洋一號”進(jìn)行水下作業(yè)

為了讓遠(yuǎn)程控制人員對環(huán)境和目標(biāo)物體有準(zhǔn)確的認(rèn)識，海洋一號具有一系列完善的傳感器，除了傳統(tǒng)的壓力、扭力、航向傳感器，它還帶有非常重要的觸覺反饋系統(tǒng)，可以向操作人員再現(xiàn)觸感，讓他們感知到海洋一號對物體的觸摸，可以根據(jù)物體的重量進(jìn)行進(jìn)一步反饋。操作起來也很輕松自然，在機(jī)器人視角和的操作臺幫的助下，就像控制自己的手臂一樣。

 實驗室中，Khatib教授的學(xué)生演示機(jī)器人操控和動態(tài)仿真系統(tǒng)

這樣功能強(qiáng)大又完善的機(jī)器人就來自斯坦福大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系教授、斯坦福機(jī)器人實驗室主任Oussama Khatib教授和他帶領(lǐng)的團(tuán)隊。

戴著墨鏡的Oussama Khatib教授展示海洋一號打撈上來的文物

Oussama Khatib教授在實驗室對海洋一號做詳細(xì)介紹

海洋一號結(jié)構(gòu)和功能示意圖，有多個推進(jìn)器、多種傳感器、一對7自由度的手臂

Khatib教授向我們介紹，海洋一號制造過程中遇到最大的困難是水。相比地面機(jī)器人接觸空氣、抵抗重力，水下機(jī)器人做防漏電的密封僅僅是基礎(chǔ)，關(guān)鍵的是在機(jī)器人承受深水水壓的同時還要保證活動關(guān)節(jié)可以正常工作。為此，Khatib教授團(tuán)隊采用了“油填充結(jié)構(gòu)”，當(dāng)外界水壓增加時，機(jī)器人內(nèi)部的油壓也會調(diào)節(jié)增大，使得海洋一號內(nèi)外的壓力保持一致，這樣就能夠保護(hù)多關(guān)節(jié)系統(tǒng)里的固件。通過這樣的結(jié)構(gòu)，假如再制造一只修改過內(nèi)部油壓的“海洋二號”，那它最深可以下潛2000米。

為了讓機(jī)器人在水中能夠自如運(yùn)動，先要計算和添加復(fù)合泡沫外殼，保證重力和浮力大小相等、重心位置相同，才能互相抵消避免姿態(tài)不受控制；然后在壓力、高度、速度、姿態(tài)、頭部方向等感應(yīng)器與8個推進(jìn)器的配合下控制和保持機(jī)器人在水中的位姿。

潛入深水以后的電源和通信也是一個問題，尤其是希望機(jī)器人具有穩(wěn)定、靈活、自主的工作位姿，所以要盡量避免機(jī)器人拖著一根粗重的線纜，這不僅會讓機(jī)器人的運(yùn)動變得笨拙，還很容易讓線纜和機(jī)器人一起被洋流沖跑。所以Khatib教授團(tuán)隊想到的辦法是，機(jī)器人自帶電池，然后他們在水下布置獨(dú)立于機(jī)器人的中繼器，機(jī)器人用光信號和中繼器通信、還可以到中繼器上充電；中繼器用傳統(tǒng)的線纜連到海面上。這樣的方法不僅解決了線纜的影響和長時間工作的能源問題，也避免了水下長距離光信號傳輸高損耗、不適應(yīng)低能見度水域的弱點(diǎn)。他們未來還設(shè)想可以有多個機(jī)器人協(xié)同工作，一個中繼器可以給多個機(jī)器輪流充電。

Khatib教授操作模擬仿真系統(tǒng)

雷鋒網(wǎng)AI科技評論了解到，Khatib教授團(tuán)隊完成的不只是海洋一號，實際上它只是Khatib教授團(tuán)隊科研成果樹上的一顆果子而已。他們有完善的多任務(wù)全身運(yùn)動控制系統(tǒng)、有高層次的算法讓機(jī)器人整個身體保持協(xié)調(diào)，還有完整的模擬和仿真系統(tǒng)，這次就用在了海洋一號中。Khatib教授還打算今年把這套模擬和仿真系統(tǒng)商業(yè)化。

Oussama Khatib教授的學(xué)術(shù)成就

帶領(lǐng)團(tuán)隊做出眾多成果的Oussama Khatib教授現(xiàn)任斯坦福大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系教授、斯坦福機(jī)器人實驗室主任，并且是IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）研究員和IFRR（國際機(jī)器人研究基金會）主席。Khatib教授是機(jī)器人領(lǐng)域研究的重要人物和先驅(qū)之一，在自動機(jī)器人、類人機(jī)器人架構(gòu)、人類協(xié)作機(jī)器人、動態(tài)仿真、觸覺互動方面做了許多開創(chuàng)性的工作。

Khatib教授1970年代在法國蒙彼利埃大學(xué)讀取了電氣工程的本科和碩士學(xué)位，然后攻讀了法國國家航空航天學(xué)校的自動化控制高等學(xué)位和自動化系統(tǒng)的博士學(xué)位。而后他來到了斯坦福大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系繼續(xù)進(jìn)行這方面的研究，1990年升任副教授，2000年升任教授。他還曾任多個學(xué)校的客座教授，包括新加坡大學(xué)、法國洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院、巴黎第六大學(xué)、意大利比薩圣安娜高等學(xué)校等。

Khatib教授早期的開創(chuàng)性研究有：人工潛在場方法，通過在任務(wù)空間中投射具有潛在場的控制機(jī)器人模型來避免復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃問題；彈性帶模型，為機(jī)器人提供了在執(zhí)行期間調(diào)整和修改其運(yùn)動規(guī)劃的能力，同時有效地利用分層球面模型來檢測潛在的碰撞；操作空間方程，它避免了逐關(guān)節(jié)地對機(jī)器人進(jìn)行控制，而是對機(jī)器人的動力學(xué)模型進(jìn)行分析，然后在當(dāng)前任務(wù)的特定操作空間中進(jìn)行控制。當(dāng)

自20世紀(jì)80年代以來，Khatib教授和他的實驗室在許多方面的基礎(chǔ)性研究取得了不小進(jìn)展，比如宏觀迷你機(jī)器人（串聯(lián)協(xié)作）、協(xié)同機(jī)器人（平行協(xié)作）、靈活動態(tài)協(xié)調(diào)、聯(lián)合操控中對內(nèi)部力的虛擬鏈接建模、姿勢和全身控制、動態(tài)任務(wù)解耦、最優(yōu)控制、人機(jī)交互、用于實時路徑規(guī)劃的彈性帶模型、人體運(yùn)動合成和人性化機(jī)器人設(shè)計等。

Khatib教授的貢獻(xiàn)也跨越了觸覺交互和動態(tài)模擬領(lǐng)域。他與學(xué)生Diego Ruspini博士在觸覺渲染方面的研究為虛擬環(huán)境的觸覺探索建立了基礎(chǔ)，如觸覺重現(xiàn)、觸覺陰影、紋理和碰撞檢測的虛擬代理。后續(xù)具體工作是與Francois Conti一起開展的，以解決可顯示變形物體、用小型觸覺裝置擴(kuò)大工作空間、高效安全的觸覺設(shè)備混合動作等等問題。發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)形成了一個完善的機(jī)器人模擬環(huán)境，機(jī)器人的環(huán)境交互和都完整操控可以先進(jìn)行動態(tài)模擬。

Khatib教授的動態(tài)模擬系統(tǒng)中嘗試攀登巖壁的人形機(jī)器人

在二十世紀(jì)九十年代中期，Khatib教授的實驗室著重于在人類環(huán)境中開發(fā)機(jī)器人操縱。在這個過程中開發(fā)的斯坦福機(jī)器人平臺是第一個完全集成的完整的移動操縱平臺，后來被稱為羅密歐與朱麗葉。這項努力產(chǎn)生了Nomadic Technologies的Nomad XR4000的商業(yè)整體移動機(jī)器人。這個項目產(chǎn)生的模型和算法為他以后對本田ASIMO系列類人機(jī)器人的探索奠定了基礎(chǔ)，后續(xù)還跟本田公司有機(jī)器人多點(diǎn)接觸、身體協(xié)調(diào)算法的合作研究。如今把ASIMO機(jī)器人稱作最智能最成熟的人形機(jī)器人也不為過。

Khatib教授獲得的獎項當(dāng)然也有許多，份量也都不小，JARA（日本機(jī)器人協(xié)會）頒發(fā)的研究與開發(fā)獎、2008年獲物理與數(shù)學(xué)領(lǐng)域PROSE獎（美國專業(yè)與學(xué)術(shù)杰出出版獎）、2010年獲IEEE 機(jī)器人與自動化領(lǐng)域RAS先鋒獎、2013年獲IEEE RAS杰出貢獻(xiàn)獎、2014年獲IEEE RAS George Saridis領(lǐng)導(dǎo)獎等。

教授近期動向

Khatib教授的研究小組目前的興趣包括建模人體運(yùn)動控制、肌肉控制、人形機(jī)器人、觸覺的神經(jīng)學(xué)研究和多重接觸控制、動作路徑和交互的自動學(xué)習(xí)、fMRI接口等。

其中的fMRI接口是一種具有三自由度的功能磁共振成像兼容觸覺界面，可以用來進(jìn)行神經(jīng)學(xué)研究。實驗者可以通過這個界面，在MRI機(jī)器的整個孔內(nèi)執(zhí)行虛擬觸覺任務(wù)，以實現(xiàn)高保真的神經(jīng)科學(xué)實驗。 在具有足夠低噪聲水平的高分辨率fMRI掃描中，Khatib教授的小組已經(jīng)成功地展示了實時閉環(huán)觸覺控制，從而使得對單個實驗者的分析變得容易。

Khatib教授現(xiàn)在仍然在斯坦福大學(xué)進(jìn)行《機(jī)器人簡介》、《實驗性機(jī)器人》、《高級機(jī)器人》三門課程的授課。如果你對他的機(jī)器人課程感興趣的話，網(wǎng)易公開課中已經(jīng)可以找到一門“斯坦福大學(xué)公開課：機(jī)器人學(xué)”，對應(yīng)的就是Khatib教授的《機(jī)器人簡介》這門課。除了基本的理論模型和算法，大家感興趣的機(jī)器人結(jié)構(gòu)和人形機(jī)器人的演示也有不少，非常有意思，小伙伴們可以去找找看。

你想不想更進(jìn)一步，當(dāng)場聽Khatib教授講述他在人形機(jī)器人方面的最新研究成果呢？在今年 7 月 7 日至 7 月 9 日，由中國計算機(jī)學(xué)會（CCF）主辦、雷鋒網(wǎng)全程承辦的 AI 盛會——「全球人工智能與機(jī)器人峰會」（CCF-GAIR）有幸邀請到Oussama Khatib教授蒞臨我們的大會現(xiàn)場，分享他在研究領(lǐng)域的心得體會和最新研究成果。

CCF-GAIR 為國內(nèi)外學(xué)術(shù)、業(yè)界專家提供一個廣闊交流的平臺，既在宏觀上把握全球人工智能趨勢脈搏，也深入探討人工智能在每一個垂直領(lǐng)域的應(yīng)用實踐細(xì)節(jié)。延續(xù)上一次大會的頂級嘉賓陣容，本次 CCF-GAIR 2017 將會迎來更多人工智能和機(jī)器人行業(yè)重磅專家。在未來的一段日子里，雷鋒網(wǎng)將陸續(xù)放出嘉賓介紹，敬請期待。

CCF-GAIR 2017早鳥票火熱預(yù)售

去年8月，雷鋒網(wǎng)在深圳舉辦了首屆 CCF-GAIR ——全球人工智能與機(jī)器人峰會，我們請來了 10 幾位國際人工智能學(xué)會的 Fellow 以及在各個學(xué)術(shù)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)的學(xué)者，其中 8 位是中美工程院院士；除此之外，BAT 等一線公司以及今日頭條、搜狗、滴滴等 AI 新貴的高管也悉數(shù)在列。  

（CCF-GAIR 2016部分嘉賓）

把人工智能領(lǐng)域所有的峰會挨個兒數(shù)一遍，除了 AAAI、ICML 等等歷史悠久的（純）人工智能學(xué)術(shù)會議之外，跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的峰會， CCF-GAIR 2016 的嘉賓規(guī)格都堪稱最高。我們還是可以毫不臉紅地說一句，CCF-GAIR 2016 可能是世界上最好的人工智能與機(jī)器人峰會。

今年，如果新廣告法不反對的話，我們想把這個“可能”去掉。

相比 CCF-GAIR 2016 ，即將于7月7、8、9號在深圳福田召開的CCF-GAIR 2017 又有了六大升級！

 六大升級

升級1 規(guī)模由1200人升級到2500人，學(xué)者、青年科學(xué)家、AI創(chuàng)新者和投資人齊聚一堂    

升級2  展區(qū)由200㎡擴(kuò)大到2000㎡，最多最全的前沿科技公司項目展示    

升級3  日程由兩天變成三天，主論壇由半天延長為兩天，更多學(xué)術(shù)巨擘和產(chǎn)業(yè)大佬在等你    

升級4  分論壇由三個增加到七個，覆蓋更多AI應(yīng)用領(lǐng)域    

升級5  更多國際化嘉賓，更多學(xué)術(shù)領(lǐng)袖到場，世界最前沿的科研進(jìn)展一網(wǎng)打盡    

升級6  主辦方將聯(lián)合幾家權(quán)威機(jī)構(gòu)共同發(fā)布兩項重磅榜單   

參加這個會的回報是相當(dāng)可觀的：    

  國際上最好的學(xué)者作最前沿的AI技術(shù)分享，獲取最前沿的信息

  最hot的AI公司帶來的實際項目經(jīng)驗分享

 在展會上體驗最多最全的AI項目

  晚宴和路演等活動，和AI領(lǐng)域的最強(qiáng)大腦們面對面交流

  招聘，挖人（你以為青年科學(xué)家會把簡歷投到你郵箱里來嗎？）

 也許還可以找到投資機(jī)會或者創(chuàng)業(yè)搭檔 ......    

不管你是抱著哪一種期望，CCF-GAIR 2017都能讓你值回票價。點(diǎn)擊大會官網(wǎng)，折扣票已經(jīng)開搶。席位有限，欲購從速。   

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在這里，你可以密切關(guān)注海外會議的大牛演講；可以采訪國內(nèi)巨頭實驗室的技術(shù)專家；對人工智能的動態(tài)了如指掌；更能深入剖析AI前沿的技術(shù)與未來！

如果你：

＊對人工智能有一定的興趣或了解

 * 求知欲強(qiáng)，具備強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力

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簡歷投遞：

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