專訪機器人世界盃RoboCup發起人北野宏明：AI 未來有望自主實現諾獎級的重大科學發現

• 2019 年 10 月 4 日
• 筆記

作者：叢末

編輯：唐里

對於索尼電腦科學實驗室總裁兼 CEO 北野宏明而言，最為人所知的便是他在機器人領域所取得的一系列突破性成就，而其中最濃墨重彩的一筆，則要數他早在 1993 年發起成立的機器人世界盃 RoboCup，發展至今，這項賽事已然達到了機器人領域無人不曉的地位。

而對於他個人而言，用「對諸多研究領域都有著廣泛興趣的探索者」來作為他的前綴，或許更為合適。機器人和人工智慧以外，他在系統生物學、人工生命、癌症治療等其他領域都做出了先驅性的貢獻。除了是索尼電腦科學實驗室總裁兼 CEO，他還是日本系統生物學研究所負責人、理化學研究所（RIKEN）綜合醫學科學中心小組主任，這些頭銜無一不彰顯著其在涉及的幾乎所有研究領域所取得的傑出成就。

9 月 2 日，在騰訊 AI Lab 攜手 Nature Research（自然科研）及旗下《自然-機器智慧》、《自然-生物醫學工程》兩本期刊聯合舉辦世界首屆「Nature Conference – AI 與機器人大會」上，北野宏明博士在主題為《諾貝爾-圖靈挑戰賽：創造科學發現的引擎》的報告中，再次為大家帶來他對於人工智慧未來發展的一項新的思考成果——諾貝爾-圖靈挑戰賽，而這項成果，更被北野宏明博士視作他目前最引以為豪的一項成就。

AI 科技評論在現場對北野宏明博士進行了專訪，繼此前一篇文章中對北野宏明博士目前為止的研究經歷和取得的成果進行了橫向介紹，本文將帶大家縱向了解北野宏明博士充滿探索色彩的研究生涯。

1. 研究生涯：開展多棲研究，以真正了解智慧

AI科技評論：您被視作 AI 和機器人領域的重量級大師，在您的研究工作中，是如何將 AI 技術結合應用到機器人研究中的呢？

北野宏明：我研究的機器人基本上都是智慧機器人或者說自動化機器人，所以我不僅僅要讓機器人能夠移動，還要讓它們能夠理解周圍環境、知道如何為下一步的移動做出決策，等等此類的智慧行為都是機器人需要實現的。

所以在機器人研究中融入 AI 技術，對於我而言就是一件順理成章的事情。

AI科技評論：您的研究領域非常廣泛，除了人工智慧和機器人領域，您在系統生物學、人工生命、癌症治療等其他領域都做出了傑出的貢獻。其中，您在系統生物學領域研究數載，那系統生物學對於您在人工智慧系統的設計上具有怎樣的指導意義呢？

北野宏明：我之所以開始研究生物學的原因之一，就是我意識到，我們一直在試圖理解的人工智慧，實際上是生物進化的一部分產物，其規則是適者生存和反覆繁衍。

因此，我認為應該要深入了解生物學，這樣才能更好地理解智慧到底為何，因為人工智慧並不僅僅是系統層面的東西，同時也需要將生物學的概念融合到其中。

對於生物學系統而言，如果想要運行，需要以特定方式交互的多個蛋白和基因共同進行動態交互。不僅如此，在生物學中，各個部分的結合交互比單個部分的交互，要更有用。而傳統的系統則是聚焦的，而非從整體出發的，這也是我開始研究系統生物學的原因。

對於我來說，從機器人和 AI 研究領域轉到生物科學，是非常自然的轉變。

AI科技評論：您在諸多領域都獲得了傑出的成就，其中您最引以為豪的成就是哪個？

北野宏明：對於我而言，我最引以為豪的成就一直都「正在路上」。

目前我認為我最引以為豪的一項成就是我接下來要挑戰的事情——諾貝爾圖靈挑戰賽，我認為這可能是我能夠為科學和社會能夠做出的重要貢獻。因為在未來，人類能做的最重要的事情之一，便是發現新的東西並且將新發現應用到科學領域。

在過去對系統生物學的研究過程中，我了解到了一些問題，並找到了一些解決方案，所以我認為當其中最重要的問題被解決後，我能夠結合系統生物學、AI 去創建一個能夠自動進行科學發現的 AI 和機器人系統，例如，系統可以自動發現一些可治癒的疾病。

如果這一目標能夠實現，我認為這應該是我目前最引以為豪的成果。

同時，RoboCup 對於我而言也有特殊的意義。當時，數千人都對這項賽事都做出了貢獻，而不僅僅只有我，所以我對於我們這一群人共同創辦了這項賽事，也非常自豪。

RoboCup 啟發了日本、美國以及中國的很多企業開始研究自動化機器人，對未來的工業界帶來的改變不言而喻。

2. RoboCup：依舊堅信「2050 年」目標能實現

AI科技評論：您於 1997 年創立 RoboCup 這一機器人世界盃，您當時創立這個比賽是出於怎樣的契機？

北野宏明：我在參加 AAAI 時，觀看了一場機器人比賽，並且在參加其他人工智慧和機器人會議時，看到機器人在會場承擔送咖啡等工作，不過，當時這些任務都只要求機器人會移動即可。然而我意識到機器人不應該僅僅能移動，這樣就太沒意思了，所以我當時認為我們應該組織一項挑戰賽，要求機器人能夠快速移動、開展團隊協作以及能做一些意義重大的事情。

這是我當時提出 RoboCup 機器人世界盃賽的緣由。

並且我在當時就認為在三四十年後，機器人和人工智慧將變得無處不在。也就是說，在上世紀九十年代的時候，我就在嘗試尋找到距離當時三十年後，也就是 2020 年，機器人應該實現怎樣的目標。我認為到 2020 年，機器人能夠實現家用，也能夠在災難救援等場景中使用，並且還會出現自動駕駛汽車等新鮮的事物。與此同時，我認為到 2050 年，機器人和人工智慧技術會落地到社會的各個角落。

而要實現這些目標，我們要發展的技術有很多，比如要讓機器人能夠快速移動、理解其周圍充滿噪音和存在很多錯誤的環境、與其他機器人和人類進行互動交流等等。

所以我嘗試提出所有人都能理解的、涵蓋所有要求實現的技術因素在內的目標。在這種情況下，我們為 RoboCup 提出的目標是：組建一支完全智慧化的類人機器人去奪取國際足聯世界盃的冠軍。

AI科技評論：就機器人領域目前的發展現狀來看，您認為到 2050 年，這一目標能如期實現嗎？

北野宏明：目前，我們正在朝著這個目標努力，並且依舊堅信我們能夠實現。不過在此之前，我們還需要實現一些技術上的突破，才能成功實現這個目標。

首先，針對一些類似於先進裝備的系統，我們需要提出一個全新的系統，例如針對人造肌肉技術，就需要提出完全不同於以往的新的系統。

其次，是在材料方面的挑戰，現在機器人普遍使用的材料是塑料和鋁離子等，然而要想實現這一目標，我們需要使用柔性材料來應對其需求，比如說目前的機器人對於人類而言，危險係數依舊比較高，而使用柔性材料製造出來的機器人，才能更大程度保證它們對於人類的安全性，讓它們與人類在同一個舞台中競技成為可能。

同時，目前機器人無論在感知還是在決策的速度上都並不是很快，因而我們需要讓機器人系統能夠快速移動，並且以能與人類匹敵的速度做出決策。

如果我們能夠在這些方面取得突破性進展，我認為機器人可以應用到人類環境中的方方面面，包括家居室內、工廠、養老院以及辦公室等場景，因為機器人不僅能夠與人類交互、快速進行感知和決策，而且人類也不需要再擔心機器人存在的安全隱患。與此同時，在這些技術突破下，機器人的造價成本也會有所下降。

AI科技評論：目前該賽事的規模多大，發展如何？

北野宏明：今年，RoboCup 在澳大利亞悉尼舉辦，來自中國、日本、美國、法國、加拿大、德國、韓國、伊朗等 40 多個國家的 170 多所科研機構和高校的 3500 多名的機器人科學家和研發人員參加了本屆賽事，而之後，RoboCup 的規模會繼續壯大。

我認為 RoboCup 發揮的作用不僅僅都是在技術層面的，還有教育層面的意義。現在的小孩子可能還無法參加 RoboCup 比賽，但是他們能夠和機器人玩耍，進行 AI 編程，在他們長大後，其中很多都會參加這項比賽。而即便其中一些人並不會走上科學研究這條路，他們也還是能夠了解到編程這件事的美妙之處以及科學背後的涵義。

它對於現在年輕人未來更多地選擇科學和科技類的職業的影響，是我看到的比較欣慰的一件事。

AI科技評論：您怎樣看待 RoboCup 對於整個機器人領域發展的影響？

北野宏明：我認為其中一個比較大的影響是，繼 RoboCup 以後，歐洲、美國、日本等國家創建了越來越多類似 RoboCup 的項目，在科學研究方法上發生了比較大的轉變。

不過與此同時需要注意的一點是，我們依舊需要非常重視基礎研究，並且實現一些超過預期的新發現。

3. 諾貝爾圖靈挑戰賽：首個獎項授予 AI 還需二三十年

AI科技評論：您在 IJCAI 的特邀演講中提到諾貝爾圖靈挑戰賽，在本次會議中您的演講內容同樣也是這一主題，那您提出諾貝爾圖靈挑戰賽的契機是什麼？

北野宏明：諾貝爾圖靈挑戰賽的想法源自於我的一個生物學研究項目。當時我和另外一位日本教授一同領導一個探索人類衰老問題的項目，最終，我們建立了模型搜索到了很多衰老相關的數據，並且很幸運地找到了導致衰老的一些原因，例如相應的一些分子和新陳代謝等。

在整個過程中，我們進行了大量大膽的假設，然而針對每一種假設都需要建立模型，並且需要窮盡所有的模型才能找到完整的原因，這是我們人類在科學研究上遇到的一大困境。

與此同時，經過對系統生物學整整 20 多年的研究，我得出了一些啟發，比方說有很多問題其實要求我們解決在認知方面存在的問題，就以怎樣彌合資訊方面存在的鴻溝為例，我們需要非常多的資訊來解決人類的資訊和認知偏差問題，比如說，七年前到現在出現了很多篇論文，基本上每年有 150 萬論文，每天有 4100 份論文，如果人類來閱讀這所有的論文，需要非常久的時間，並且根本無法窮盡這些知識。而機器，卻可以實現這些。

一開始，AI 可能在人類的科學發現中起到輔助性作用，但最終會出現具備高度自主能力的 AI 科學家，它們可能憑藉其對人類局限的克服，來自動找到一些重大的科學發現。最終這一願景是否能夠實現我們可能還不確定，但是我們可以拭目以待。

AI科技評論：諾貝爾圖靈挑戰賽對於科學發現具有怎樣的意義？

北野宏明：本挑戰賽的目標在於推動開發用於科學發現的 AI 系統，讓 AI 系能實現諾獎級的重大科學發現成為可能，屆時，諾貝爾獎委員會與其他科研社區可能也無法分辨該發現是來自人類科學家還是來自 AI。

最初，諾貝爾圖靈挑戰賽對於科學發現的意義，主要體現在為人類科學發現中的假設進行驗證提供一個更好的平台。

目前我們的科學研究都建立在對假設的驗證上，未來如何去提出更有意義的假設，實現更高效的推理呢，這就需要擁有基礎設施和平台讓我們能夠對這些假設進行驗證，不然我們就是在做傳統的重複性工作，而這樣的基礎設施或平台需要用到各種各樣的 AI，包括計算型 AI 、智慧型 AI 以及各個不同的演算法來幫助實現。

沒有人能夠保證科學的真理都能夠為我們所發現，我們能做的就是儘可能接近真理和科學發現本身。包括生物學家、人工智慧領域研究者們都面臨的很多事實問題，能夠藉助我所提出的諾貝爾圖靈挑戰賽來驗證。那如何實現驗證呢？這就需要藉助 AI 系統幫助他們收集到相應的數據和資訊。而最基本的一點，是要對科學發現進行重新定義——現在的科學發現與傳統的科學發現，兩者的定義截然不同。

要想實現真正的能夠贏得諾貝爾級獎項的科學發現，我們需要藉助機器人，藉助 AI 系統在機器學習和深度學習等方面的能力等等。

整體而言，這一挑戰賽涵蓋了有關科學發現本質、人類認知極限、實現重大發現的各個路徑的作用、機緣巧合和科學直覺的計算意義的一系列基本問題，以及實現下一階段 AI 研究的許多其它問題，因而它對於整個科學領域未來的發展有著重要的推動作用。

AI科技評論：在您看來，何時能夠將首個諾貝爾獎授予 AI 呢？

北野宏明：我認為，在十年時間內，AI 能實現首個科學發現，但首個諾貝爾獎何時能授予 AI 可能還需要二三十年的時間，因為我們需要時間來了解 AI 的這項發現的重要性如何。

實際上，一些重要的發現往往源自於人們認為並不是很有意思的地方，例如一項基因編輯技術——CRISPR/Cas9 技術，就是由兩位歐洲的研究者在一項其他的研究中意外發現的。當時他們正在研究一種微生物體內非常原始的細胞 Aleukia，這項研究對於大家而言並不有趣，並且大家認為這項研究是非常基礎的學術研究，與治癒疾病和提出生物技術沒什麼關係。然而實際上，他們在這項研究上意外收穫的 CRISPR/Cas9 技術，非常具有突破性意義，在一系列基因治療的應用領域都有很好的應用前景。

一般而言，科學發現可以分為三種：意外的發現、偶然的發現以及人類科研人員依據科研直覺的發現。其中前兩種帶有一定的概率性，而第三種往往會受限於人類的認知局限性，所以我們需要藉助於機器來獲得海量的數據，然後要藉助於不同的計算模型來開展科學發現。

就目前 AI 領域的發展而言，我認為在十年內，AI 會找到一些非常重要的科學發現，能夠極大地改變人類在生物學、人工智慧和其他領域的研究方式。而二三十年後，當 AI 的這項科學發現的重要性被認可時，AI 將被授予諾貝爾獎。

4. 機器人和 AI 未來發展方向：結合應用更寬維度的相關基礎技術

AI科技評論：今年您是 IJCAI 的特邀講者，在 2009 年到 2011 年，您曾擔任 IJCAI 的主席，1993 年，您還曾獲得 IJCAI「電腦與思想獎」，IJCAI 以外，您比較關注的學術會議還有哪些？

北野宏明：除了 IJCAI，AAAI、深度學習神經網路領域的國際高峰會 NeurIPS、機器學習領域的高峰會 ICML 以及今年將在澳門舉辦的機器人國際學術高峰會 IROS 等人工智慧和機器人領域的主要國際學術會議，我都有所關注。

AI科技評論：您怎樣看待這些學術會議對於人工智慧領域的發展的影響？

北野宏明：我認為學術會議非常有利於促進學術界和工業界的人工智慧研究互動，從而推進人工智慧研究的整體進展。一方面，學術界能夠在會議上提出一些前沿而有趣的研究方向和思路；另一方面，工業界通過技術的落地應用來探索技術在現實世界的可用性以及存在的問題，能夠藉由這些學術會議回饋給研究者，這又反過來給研究者們提供了一個新的研究課題，並且能讓他們更好地探索如何讓技術變得更好用。

AI科技評論：就您看來，機器人和人工智慧領域目前的發展現狀如何，下一步的發展方向是怎麼樣的？

北野宏明：距離人工智慧的通用化和機器人的日常化，我們在技術方面還有很多可以發展的空間。目前，無論是機器人還是 AI 都可以完成一些指定的任務，但是要想被應用到方方面面，則還有很多需要解決的問題。

實際上 AI 和機器人是更寬維度的基礎技術的結合應用，因而我們不應該僅僅關注機器人和 AI 本身，還應該關注跟兩者相關的技術領域的突破和進展，例如材料科學、化學等等。