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)將實現(xiàn)自主設(shè)計、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新變革。”復旦大學工程與應(yīng)用技術(shù)研究院院長、智昌集團董事長甘中學在第八屆中國機器人峰會上做了如上表述。

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

在本屆機器人峰會上，智昌集團發(fā)布了智昌蜂腦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。該平臺最大特色在于將智能機器人與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)深度融合，讓工業(yè)制造更智能。當前，自復制機器人技術(shù)已經(jīng)成為智能機器人領(lǐng)域的前沿科技，他可以實現(xiàn)自主生長、自主進化、自主涌現(xiàn)，如果將其應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，那將給行業(yè)帶來深刻的變化。

作為智能制造領(lǐng)域的資深專家，甘中學在本屆峰會上作了題為《ABC大腦模型與自復制機器人》的報告，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年提出的自復制自動機在機器人行業(yè)的技術(shù)框架、實現(xiàn)路徑和重要意義，對人工智能和機器人的發(fā)展提供了前瞻性的戰(zhàn)略思考。

什么是ABC大腦模型

ABC大腦模型是自復制機器人故事的開端。2017年，復旦大學接受了上海市一個重大科技專項，成立專門團隊研究機器人和人工智能，當時該研發(fā)團隊提出了ABC大腦模型的概念。

作為該科研團隊的核心，甘中學親歷了該模型的研發(fā)全過程。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ABC的循環(huán)持續(xù)促進AI的能力提升、進化和涌現(xiàn)。

ABC大腦具備七種思維鏈式。一是機器人群體的多模態(tài)傳感器信息作為輸入，經(jīng)過全息解碼、形象化、直覺決策鏈路，無需經(jīng)過邊緣腦和皮層，形成快速閉環(huán)。

二是以機器人的通用基礎(chǔ)模型為驅(qū)動，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的通用場景識別和推理能力，并和機器人本體決策進行協(xié)同。

四是引入BI的ABC慢循環(huán)過程，一方面引入BI提升邊界場景的能力，另一方面促進AI、CI模型的價值觀與人類對齊。

五是機器人通用基礎(chǔ)模型的持續(xù)學習過程，將生物大腦知識進行積累整理成帶有因果關(guān)系的知識表征，并通過監(jiān)督/半監(jiān)督、長短期激勵的范式促進機器人世界模型的迭代和進化。

六是生物大腦與GPT的交互式迭代范式，除了現(xiàn)有的監(jiān)督式學習外，未來可研究GPT與真實世界的交互和閉環(huán)，例如多模態(tài)大模型的強化進化學習。

七是ABC大腦的長短期激勵，以生物大腦的意圖為激發(fā)，通過與環(huán)境的交互，得到長短期激勵。長短期激勵可進一步改變機器人世界模型和GPT的激勵范式。

ABC大腦模型的提出，對機器人的進化產(chǎn)生直接的影響，進而為工業(yè)腦聯(lián)網(wǎng)的誕生提供了理論基礎(chǔ)。

讓機器人實現(xiàn)自我復制與進化

盡管機器人技術(shù)獲得了長足的進步，但是距離自復制機器人的時代到來還存在一定的差距。

甘中學表示，當今的機器人尚處于自動化控制階段，其本身尚不具備自我生長、自我進化、自我涌現(xiàn)等與生物體類似的成長機制，但是在語言領(lǐng)域，隨著ChatGPT的出現(xiàn)和發(fā)展，上述機制得以實現(xiàn)，也讓機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有了明確的方向，即未來的機器人要能夠自我生長、自我進化、自我涌現(xiàn)，甚至自我復制、自我發(fā)育。

當然這種論斷并非無的放矢。在半個多世紀以前，“計算機之父”馮·諾依曼的研究認為，一個自我復制者應(yīng)該包含以下特性，即該個體的代碼化表示、一個復制這段代碼的機制、一種能夠影響和塑造該個體所處環(huán)境的控制。

依循這個思路，馮·諾依曼提出了一套自復制自動機理論。在他的理論中，一臺自復制自動機（R）是這樣誕生的：通用編碼機（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來實際制造R，并把其中的1份φ拷貝去掉，Z會把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可以無限地自我制造和自我復制。

甘中學認為，馮·諾依曼的這套理論在邏輯上講得通，但是存在缺陷，即世界上第一臺自復制自動機從何而來？機器是無生命的，不能像生物一樣從單細胞進化而來。因此，世界上第一臺自復制自動機還需要由人來制造，自復制自動機還不能完全脫離人來實現(xiàn)自我復制，至少在馮·諾依曼那個年代還不能夠?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，機器人實現(xiàn)自我復制將成為可能。甘中學表示，ABC大腦模型的循環(huán)可以實現(xiàn)自我復制者的三項特征，其中利用全息表征（機器人語言）完成機器人代碼化表示；利用ABC循環(huán)去迭代式自動化完成代碼生成和復制過程；利用機器與環(huán)境的閉環(huán)獲得負熵，實現(xiàn)自我復制。

“ABC大腦模型的循環(huán)結(jié)構(gòu)為機器人自我復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)計思路。”甘中學強調(diào)。

機器人的新未來

依托馮·諾依曼的自復制自動機理論與ABC大腦模型，甘中學暢想了一個屬于機器人的新未來，即構(gòu)建未來智造的自復制機器人。

提及這個未來，復旦大學自然語言處理實驗室開發(fā)的對話式大型語言模型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)訓練，目前已經(jīng)擁有200億參數(shù)，具有和人類對話的能力，并可以通過與人類交互實現(xiàn)迭代優(yōu)化。

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

“當前在工業(yè)制造領(lǐng)域，工業(yè)母機的復雜度和性能遠遠高于被生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果要實現(xiàn)機器的自我復制，那么制造設(shè)備和產(chǎn)品的復雜度將是同等的，這就需要完整產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作來實現(xiàn)?！备手袑W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制自動化機器?！?/p>

在甘中學的構(gòu)想里，這個過程需要三步走。第一步是將生產(chǎn)過程的主要部分，壓縮到一個產(chǎn)業(yè)鏈齊全的國家和地區(qū)；第二步是通過產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合，將機器人的生產(chǎn)過程壓縮到一個或幾家有限的企業(yè)；第三步是隨著機器人的能力越來越大、越來越柔性，機器人自身的工藝都壓縮到一臺機器人中。

目前，這項工作已經(jīng)有了一定的進展。據(jù)介紹，機器自我復制的開端——產(chǎn)品設(shè)計、零件設(shè)計、加工工藝設(shè)計、裝配工藝設(shè)計等產(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的學習訓練，逐步實現(xiàn)了產(chǎn)品特征基因編碼的迭代進化。

甘中學指出，目前正在嘗試采用模塊化積木法自動構(gòu)架機器人的設(shè)計，并利用大數(shù)據(jù)模型推動通用控制器實現(xiàn)自我編程。而且利用3D打印機可以實現(xiàn)自復制機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，并嘗試進行原型機的自動裝配。

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

值得注意的是，目前智昌集團與復旦大學正在聯(lián)合構(gòu)建自主服務(wù)的自復制機器人設(shè)計服務(wù)平臺，并公開征集合作伙伴，免費提供技術(shù)支持。按照設(shè)想，自主服務(wù)應(yīng)該是主動理解人類需求并提供服務(wù)，這將為自復制機器人的應(yīng)用空間得到極大的擴展。

業(yè)界專家認為，自復制機器人及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展為人們描繪了一個充滿高科技、智能化元素的嶄新未來，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，更是對智能制造體系的重構(gòu)和升維。

一個更加智能的新世界正在加速到來。