复旦大学研发LED海宝：能唱会说心智会“发育”

步天涵谷

LED“海宝”三种模式

　　普通模式———可循环说话和做动作；

　　高级模式———可换装、拍照及互动；

　　VIP模式———可进行物体识别。

　　LED和机器人是上海世博会上的科技亮点，两者在城市最佳实践区的上海案例馆融为一体———亮相于“沪上生态家”的海宝机器人以LED制作，随时能换装、歌唱、对话；国际领先的“自主心智发育”则让它超越其他机器人———作为场馆迎宾员，“海宝”将在6个月时间和7000万人流中不断“成长”。

　　已是第三代

　　2009年初，上海电气电站集团提出“沪上生态家”还缺台海宝机器人，希望复旦为此研制一个，作为第三代机器人的“海宝”应运而生。

　　2003年，复旦78级校友、美国密歇根州立大学计算机与工程学院教授翁巨扬成为复大特聘讲座教授时，提出了“自主心智发育”理论。同年，“肢体化智能实验室”成立。当理论研究逐步成熟，机器人便担当了把理论成果付诸实践的重要平台角色。

　　相关学科的张文强副教授与张睿等人在翁巨扬教授的带领下，开始了“自主心智发育算法和智能机器人”的理论研究。

　　张文强觉得，相关理论已比较成熟，世博会正是一个展示成果的绝佳契机，项目最终敲定。

　　2005年，复旦百年校庆时，张文强团队从理论跨越到实践，推出首个机器人“复旦一号”，具有1岁小孩的智力。随后，“复旦二号”复娃机器人的成功研制，推进了理论的研究。“海宝”的诞生，在这个机器人家庭中已是孙辈。

　　LED懂“换装术”

　　“Hey Jude，don‘t beafraid……”“换”上猫王演出服，“戴”上墨镜，扮相朋克的“海宝”唱起披头士乐队的经典曲目《H eyJude》，这是2010年3月18日“海宝”首次在复旦大学计算机研究所向媒体亮相的情形。

　　其实，在“海宝”的衣柜里还“藏”着西服正装、超人制服、夏威夷草裙等各式风格的着装；时而披上姚明的11号战袍，时而套上杨利伟的太空服，“海宝”瞬间就能炫出最酷的行头。“比‘变脸’还要快。”复旦大学软件学院张睿老师介绍，帮这个1.8米高、100公斤重的海宝机器人实现换装的，是布满全身的LED.

　　“最大的困难就是L E D这一块。”张睿说。他在团队中负责电子线路部分。传统的图像显示主要是平面方式，机器人也只能用普通显示器实现脸部的变化。为了做成曲面状显示的“海宝”，张睿花费大量精力对L E D进行选型、拼接、设计内部电路，最终使“海宝”实现换装的效果，“画面通过L E D显示，随时变，马上变，我们要把它做出一种‘炫’的效果。”

　　机器人会学习能变聪明

　　2008年底，张文强带领海宝机器人研制团队着手前期创意，探讨如何融入世博元素，最终决定，海宝不仅要“炫”，还要“智”。

　　在研究室的电脑桌上，摄像头来回摆动，反复地拍摄同一张椅子。

　　“这是在做物体识别测试”，张文强说，这正是团队为海宝机器人选定的展示“智”的方式，运用“自主心智发育技术”的“海宝”可以像个婴孩一样，通过多次重复的学习，逐渐认识越来越多的东西，提高智力水平。这项复旦独立研发的技术，目前在世界上处于领先地位。

　　“发育”的概念模拟了孩子成长过程。孩子的心智发育是通过父母反复的教育、与周围孩子的交流及对环境的摸索来发生的。

　　“海宝”机器人也一样，当它看到一件物品，能够根据一套算法提取物体特征，建立数据库。研究人员反复地告诉它这是什么，经过多次“学习”，当机器人再遇到这个物体，并与数据库的特征相匹配，它就能够知道这个东西就是研究人员曾经“教”过它的，从而实现心智的发育。在过去，传统的机器人学习必须通过编写新的程序来完成，运用“自主心智发育”技术，无须重新编程，机器人就能认识新事物。

　　由此，“海宝”拥有了与游客互动的能力———它能模仿游客简单的手臂动作，游客在它面前逗留时间长，“海宝”能感知游客对自己有兴趣，它会自动进入高级的互动模式，主动邀请游客拍照，并将照片显示在自己胸口。

　　跨学科团队保障运行

　　海宝的制作团队有二三十人，包括复旦的本科生、硕士生、博士生，还有6位带队老师；师生们来自不同专业，是一个跨学科组合。

　　“海宝”具有三种模式：普通模式、高级模式和V IP模式。普通模式时，“海宝”不需要人员的操作，可以循环说话和做动作；高级模式可以换装、拍照以及互动；进入V IP模式，“海宝”就能够进行物体识别。

　　为照顾“海宝”，团队准备了全套的应急方案。一旦“海宝”发生故障，团队与配套公司将于四小时内响应，进入现场维修，“手臂我们备了两套，万一一套坏了，另一套赶快拆下来更换上去。”

　　据悉，除了在“沪上生态家”迎宾的海宝机器人，“复旦二号”复娃机器人也已确定作为展品进入世博会博物馆；两代机器人将在世博园区聚首。