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近日,斯坦福大学HAI将组织春季会议,会议上将探讨三项人工智能的关键进展,分别是负责任的人工智能、基础模型,以及具身智能。今天我们就来谈谈具身智能是什么,以及它对于AI发展的重要意义和影响。

概述

具身智能可粗略定义为,智能体(可以是生物或机械),通过与环境产生交互后,通过自身的学习,产生对于客观世界的理解和改造能力。具身智能假设,智能行为可以被具有对应形态的智能体通过适应环境的方式学习到。因此,地球上所有的生物,都可以说是具身智能。

具身智能是能够提升当前的“弱人工智能”认知能力的重要方式。人工智能可以通过与环境交互的渠道,从真实的物理或虚拟的数字空间中学习和进步。同时,具身智能是产生超级人工智能的一条可能路径。

基本概念

具身智能(Embodied Intelligence)可以拆分成两个词:一是“具身”,二是“智能”。“具身”(Embodiment)首先是一个心理学概念,具身的基本含义是指认知对身体的依赖性,即身体对于认知具有影响[1]。具身还分为“弱具身”和“强具身”,前者认为认知依赖于身体,但保留了认知自身的计算和表征功能,后者则主张:“认知是被身体作用于世界的活动所塑造出来的,身体的特殊细节早就了认知的特殊性。”[1]具身的性质和特征可以表现在四个方面[1]:

1.身体参与了认知,影响了思维、判断、态度、情绪等心智过程;

2.对于客观的认知依赖于身体作用于世界的活动;

3.意义源于身体——有着身体的“感觉——运动系统”的基础;

4.身体的不同特征倾向,造就了不同的思维和认识方式。

从这点来看,“具身”所指代的,便是客观物理存在的“身体”,对于身体所承载的“认知”带来的各种影响。认知不能脱离身体单独存在。此外,“具身”相对的概念是“离身”(Disembodiment),指的是认知与身体解耦。

如果结合第二个词,“智能”,具身智能可粗略定义为:智能体(可以是生物或机械),通过与环境产生交互后,通过自身的学习,产生对于客观世界的理解和改造能力。(部分表述参考:[2])具身智能假设,智能行为可以被具有对应形态的智能体通过适应环境的方式学习到。地球上所有的生物,都可以说是具身智能。此外,一些通过强化学习训练的机器人,也可以被认为是具身智能的一种形式,如OpenAI的单手还原魔方机器人等。[3]

具身智能对AI的发展意义

具身智能是能够提升当前的“弱人工智能”认知能力的重要方式。人工智能可以通过与环境交互的渠道,从真实的物理或虚拟的数字空间中学习和进步。

例如,通过构建具身智能体,强化学习算法的性能可以更加强大。2021年2月,李飞飞等研究者提出了名为深度进化强化学习(Deep Evolutionary Reinforcement Learning,DERL)框架。该框架可以让智能体通过在复杂的任务和环境中, 仅依赖低层次自我中心(Low Level Ego-Centric)传感信息的方式,逐步进化出多样的智能体形态。在设计智能体的过程中,研究者让智能体通过与环境交互,逐渐进化出各种形态的“身体”,逐步学习到在复杂多变环境下更强的行动能力。[5]

同时,具身智能是产生超级人工智能的一条路径。

“未来三年,基于虚拟世界、实时时空环境训练的具身模型会取得较大的发展,如自动驾驶、机器人、游戏中数字人等······未来五到十年,超大规模预训练模型(信息模型)和具身模型将会结合,成为‘数字超人’,在知识能力以及跟环境的互动程度上,将比以往的人类都要强······具身模型和机器人也将结合,在物理世界出现能力比人类还要强的无人系统,即‘具身超人’。乐观估计,在未来三十年,数字超人和具身超人可能会结合,最终诞生超级人工智能。”

——摘自《智源人工智能前沿报告》,p21

参考文献

[1]叶浩生. (2014). “具身”涵义的理论辨析. 心理学报, 46(7), 1032-1042. http://journal.psych.ac.cn/xlxb/CN/10.3724/SP.J.1041.2014.001032

[2]具身智能. https://zhuanlan.zhihu.com/p/427286307

[3]OpenAI. Solving Rubik’s Cube with a Robot Hand. https://openai.com/blog/solving-rubiks-cube/

[4]智源人工智能前沿报告(2021-2022年度). https://baai.org/l/Frontiers2021

[5]Gupta, A., Savarese, S., Ganguli, S. et al. Embodied intelligence via learning and evolution. Nat Commun 12, 5721 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25874-z