華東師大(dà)蒯曙光(guāng)教授團隊利用(yòng)虛拟現實結合計算(suàn)建模的(de)方法巧妙地對(duì)人(rén)類社會行走行爲進行了(le)量化(huà)，并進一步設計了(le)基于人(rén)類行爲特性的(de)算(suàn)法，顯著提升了(le)機器人(rén)的(de)拟人(rén)性以及人(rén)機交互體驗，有效解決了(le)機器人(rén)融入社會場(chǎng)景中的(de)問題，構建了(le)人(rén)類行爲理(lǐ)論和(hé)導航算(suàn)法之間的(de)聯系，實現了(le)人(rén)類社會行走理(lǐ)論從概念、模型到算(suàn)法的(de)跨越。這(zhè)項橫跨人(rén)文、科學和(hé)工程的(de)交叉科學研究成果在國際頂尖計算(suàn)機科學期刊《自然 · 機器智能》（Nature Machine Intelligence）上發表。

如何讓機器人(rén)實現高(gāo)質量的(de)社會交互？

　　随著(zhe)智能時(shí)代的(de)到來(lái)，服務機器人(rén)越來(lái)越多(duō)地走進了(le)人(rén)類生活，有望成爲人(rén)類生活的(de)得(de)力助手。如何讓機器人(rén)變得(de)更人(rén)性化(huà)，更能理(lǐ)解人(rén)并與人(rén)類進行高(gāo)質量的(de)社會交互成爲服務機器人(rén)領域的(de)重點和(hé)難點問題。爲解決這(zhè)一難題，需要将人(rén)類社會交互行爲的(de)理(lǐ)論概念轉化(huà)爲能夠植入到機器人(rén)平台的(de)算(suàn)法。

　　針對(duì)該難題，華東師大(dà)心理(lǐ)與認知科學學院和(hé)腦(nǎo)科學與教育創新研究院的(de)蒯曙光(guāng)教授研究團隊利用(yòng)虛拟現實技術成功地構建了(le)一個(gè)測量社會行爲的(de)理(lǐ)想實驗場(chǎng)景，對(duì)人(rén)類社會行走行爲進行有效量化(huà)和(hé)模型化(huà)，并将其算(suàn)法化(huà)後植入到機器人(rén)的(de)導航平台中，實現了(le)人(rén)文科學理(lǐ)論從概念化(huà)、計算(suàn)化(huà)到工程化(huà)的(de)三段式跨越。

　　人(rén)類的(de)社會能力相對(duì)于當前的(de)人(rén)工智能算(suàn)法具有無法替代的(de)優勢。這(zhè)種優勢在行走這(zhè)一自然行爲中得(de)到淋漓盡緻的(de)展現。

　　“假想在一個(gè)社會場(chǎng)景中，人(rén)類在行走中會基于謙讓，盡量避免幹擾他(tā)人(rén)的(de)社會交互，盡管這(zhè)樣做(zuò)可(kě)能會讓我們繞遠(yuǎn)路，消耗更多(duō)的(de)時(shí)間和(hé)精力。”

　　這(zhè)種對(duì)于人(rén)類而言稀松平常的(de)行爲與決策，對(duì)于機器人(rén)來(lái)說具有著(zhe)相當的(de)挑戰，如何讓機器人(rén)具有像人(rén)類一樣的(de)社會能力，從而提升機器人(rén)的(de)拟人(rén)性以及人(rén)機交互的(de)體驗是當前領域内亟待解決的(de)重要挑戰。

從人(rén)類社會行爲到機器人(rén)導航算(suàn)法

　　針對(duì)這(zhè)一挑戰，本研究工作旨在解決該框架内兩個(gè)重要的(de)科學和(hé)技術問題，第一是如何把人(rén)類社會行走行爲定量化(huà)和(hé)模型化(huà)，構建量化(huà)的(de)模型預測人(rén)類的(de)行走路徑，第二是如何把這(zhè)些模型植入到工程算(suàn)法中，實現對(duì)機器人(rén)導航算(suàn)法的(de)提升。

　　針對(duì)第一個(gè)問題，雖然心理(lǐ)學、人(rén)類學、社會學等領域對(duì)人(rén)類社會交互行爲長(cháng)期關注，建立了(le)諸多(duō)的(de)理(lǐ)論。但是這(zhè)些理(lǐ)論多(duō)停留在現象描述的(de)層面，缺乏完整的(de)量化(huà)計算(suàn)模型。

　　研究團隊巧妙利用(yòng)前沿的(de)虛拟現實技術結合傳統的(de)實驗心理(lǐ)學研究方法，在虛拟場(chǎng)景中構建了(le)一個(gè)理(lǐ)想社會行走實驗場(chǎng)景，利用(yòng)這(zhè)個(gè)實驗場(chǎng)景定量化(huà)測量了(le)人(rén)類社會交互空間以及社會行走特性。在行爲學實驗結果的(de)基礎上，團隊成員(yuán)進一步采用(yòng)計算(suàn)建模的(de)方法構建人(rén)類行走行爲的(de)數學模型，提出了(le)基于個(gè)人(rén)社會空間的(de)社會行走模型（Social Locomotion Model），并在多(duō)個(gè)虛拟環境以及真實動态場(chǎng)景中證明(míng)了(le)該模型在複雜(zá)社會場(chǎng)景中的(de)魯棒性。

基于人(rén)類社會空間的(de)社會行走模型

　　針對(duì)第二個(gè)問題，研究團隊在獲取社會行走行爲的(de)計算(suàn)模型後，基于實際工程需求将該模型進行算(suàn)法化(huà)，植入到機器人(rén)平台進行驗證和(hé)優化(huà)，檢驗基于人(rén)類智能的(de)算(suàn)法是否可(kě)以提升人(rén)類對(duì)機器人(rén)社會性與拟人(rén)性的(de)評價。

　　研究的(de)結果從多(duō)方面證明(míng)了(le)基于人(rén)類行爲特性的(de)計算(suàn)模型可(kě)以有效提升人(rén)機交互的(de)體驗，以及機器人(rén)的(de)拟人(rén)性與社會性。

機器人(rén)的(de)行爲學評測平台

交叉學科領域的(de)新突破

　　随著(zhe)社會經濟水(shuǐ)平的(de)發展和(hé)人(rén)民生活水(shuǐ)平的(de)提升，科學技術的(de)發展從簡單提升生産能力走向引領人(rén)類社會高(gāo)質量和(hé)諧發展。在這(zhè)樣新的(de)曆史時(shí)期中，文理(lǐ)學科交叉融合的(de)重要性和(hé)必要性越發凸顯。

研究團隊部分(fēn)成員(yuán)（左起：鄢明(míng)遠(yuǎn)、缪明(míng)誠、蒯曙光(guāng)、周晨、苌琦）

　　近日，這(zhè)項橫跨人(rén)文、科學和(hé)工程的(de)交叉科學研究成果在國際頂尖計算(suàn)機科學期刊《自然 · 機器智能》（Nature Machine Intelligence）發表。蒯曙光(guāng)教授爲論文的(de)通(tōng)訊作者，博士後周晨爲論文的(de)第一作者，博士生缪明(míng)誠、本科畢業生陳欣然、胡逸斐，在讀本科生苌琦、鄢明(míng)遠(yuǎn)爲本文的(de)共同作者。該研究得(de)到國家自然科學基金優青項目（32022031），上海市科委基礎研究重大(dà)項目（19JC1410101）以及中國博士後科學基金面上項目（2021M701227）的(de)資助。

華東師大(dà)蒯曙光(guāng)教授團隊成果刊發于Nature Machine Intelligence

　　蒯曙光(guāng)教授立足心理(lǐ)學理(lǐ)論與技術，融合虛拟現實、計算(suàn)機科學等領域，構建了(le)一個(gè)多(duō)學科交叉融合的(de)研究團隊，緻力于用(yòng)最新智能技術手段量化(huà)一系列抽象化(huà)、概念化(huà)的(de)人(rén)文科學理(lǐ)論，用(yòng)人(rén)文科學思想激發、引導科學和(hé)技術領域的(de)突破。研究團隊近年來(lái)設計了(le)一系列新的(de)研究範式來(lái)實現人(rén)文科學理(lǐ)論的(de)計算(suàn)化(huà)和(hé)工程化(huà)，相關成果發表在心理(lǐ)學（Nature Human Behaviour）、神經科學（Journal of Neuroscience），以及計算(suàn)機科學（Nature Machine Intelligence）等領域國際高(gāo)水(shuǐ)平期刊上，成爲文理(lǐ)交叉研究領域别具特色的(de)研究團隊。

附：Human-behaviour-based social locomotion model improves the humanization of social robots

來(lái)源丨科技處、心理(lǐ)與認知科學學院、腦(nǎo)科學與教育創新研究院　編輯丨吳潇岚　杜玥　編審丨郭文君