关键词:机器人足球
RoboCup机器人足球赛最重要的目的是检验信息自动化前沿研究、特别是多主体系统研究的最新成果,交流新思想和新进展,从而更好的推动基础研究和 应用基础研究及其成果转化。通过竞赛,各种不同的新思想、新原理和新技术可以得到客观的评价。因而RoboCup机器人足球世界杯赛和学术大会受到了世界 各国、特别是美、日、德等发达国家的高度重视。我国在这一方向上起步较晚,因此更需要奋起直追。
机器人足球概况
机器人足球赛是由硬件或仿真机器人进行的足球赛,比赛规则与人类正规的足球赛类似。硬件机器人足球队的研制涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无 线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成。仿真机器人足球赛在标准软件平台上进行,平台设计充分体现了控制、通讯、传感和人体机能等方 面的实际限制,使仿真球队程序易于转化为硬件球队的控制软件。仿真机器人足球的研究重点是球队的高级功能,包括动态不确定环境中的多主体合作、实时推理- 规划-决策、机器学习和策略获取等当前人工智能的热点问题。概括地说,机器人足球是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗,是培养信息-自动化科技 人才的重要手段,同时也是展示高科技进展的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途径。
历史发端
机器人足球的最初想法由加拿大不列颠哥伦比亚大学的Alan Mackworth教授于1992年正式提出。日本学者立即对这一想法进行了系统的调研和可行性分析。1993年,Minoru Asada(浅田埝)、Hiroaki Kitano(北野宏明)和Yasuo Kuniyoshi等著名学者创办了RoboCup机器人足球世界杯赛(Robot world cup soccer games,简称RoboCup)。
与此同时,一些研究人员开始将机器人足球作为研究课题。隶属于日本政府的电子技术实验室(ETL)的Itsuki Noda(松原仁)以机器人足球为背景展开多主体系统的研究,日本大坂大学的浅田埝、美国卡内基-梅隆大学的Veloso等也开展了同类工作。
1997年,在国际最权威的人工智能系列学术大会--第15届国际人工智能联合大会(The 15th International Joint Conference on Artificial Intelligence,简称IJCAI-97)上,机器人足球被正式列为人工智能的一项挑战。至此,机器人足球成为人工智能和机器人学新的标准问题。
历届杯赛情况
第一届RoboCup机器人足球世界杯赛于
组织机构
国际RoboCup联合会是世界上规模最大的、占主导地位的机器人足球国际组织,总部设在瑞士,现有成员国近40个。联合会现任主席是国际著名科学 家、在IJCAI-93大会上获得国际人工智能最高奖--"计算机与思维"大奖的北野宏明。联合会负责世界范围的学术活动和竞赛,包括每年一届的世界杯赛 和学术研讨会,并为相关的本科生和研究生教育提供支持(教材、教学软件等)。
除国际RoboCup联合会之外,还有其他一些国际组织。其中较大的一个是FIRA,该组织总部设在韩国大田,现有成员国20多个,每年举办一次国际 性比赛。FIRA与RoboCup的主要区别之一是采用不同的技术规范:FIRA允许一支球队采用传统的集中控制方式,相当于一支球队中的全体队员受同一 个大脑的控制;而RoboCup要求必须采用分布式控制方式,相当于每个队员有自己的大脑,因而是一个独立的"主体"。
机器人足球的意义
机器人足球是人工智能和机器人学新的标准问题,是连接基础研究与实际应用的中介和桥梁,是展示信息自动化前沿研究成果的窗口和促进产、学、研结合的新途径。
人工智能和机器人学新的标准问题
在第15届国际人工智能联合大会上,由Kitano, Veloso和Tambe等来自美、日、瑞典的9位国际著名或知名学者联合发表重要论文"The RoboCup synthetic agent challenge 97",系统阐述了机器人足球的研究意义、目标、阶段设想、近期主要内容和评价原则。概括的说,过去50年中人工智能研究的主要问题是"单主体静态可预测 环境中的问题求解",其标准问题是国际象棋人-机对抗赛;未来50年中,人工智能的主要问题是"多主体动态不可预测环境中的问题求解",其标准问题是足球 的机-机对抗赛和人-机对抗赛。从科学研究的观点看,无论是现实世界中的智能机器人或机器人团队(如家用机器人和军用机器人团队),还是网络空间中的软件 自主体(如用于网络计算和电子商务的各种自主软件以及它们组成的"联盟"),都可以抽象为具有自主性、社会性、反应性和能动性的"自主体" (agents)。由这些自主体以及相关的人构成的多主体系统(multi-agent systems),是未来物理和信息世界的一个缩影。其基本问题是主体(包括人)之间的协调,可细分为自主体设计、多主体体系结构、自主体合作和通讯、自 动推理、规划、机器学习与知识获取、认识建模、系统生态和进化等一系列专题。这些专题有的是新提出的(如"合作"),有的是过去未能彻底解决并在新的条件 下更加复杂化的(如机器学习)。这些问题不解决,未来社会所需的一些关键性技术就无法得到。值得注意的是,上述一系列问题中的大多数都在机器人足球中得到 了集中的体现。在这个意义下,将机器人足球作为未来人工智能和机器人学的标准问题是十分恰当的;而这一研究意义之深远重大,也是不言而喻的。