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2025-09-24 0
你是不是也见过这样的场景:家里的扫地机器人被沙发底卡住,只能原地打转求助;工厂的机械臂换个任务,工程师就得熬夜重新编程?这些机器人,总给人一种“只会照葫芦画瓢”的印象,一旦遇到没预设过的情况,就彻底“卡壳”。
长久以来,如何让机器人摆脱这种被动模仿,真正学会独立思考和自我提升,一直是科学家们努力的方向。最近,谷歌DeepMind团队在这方面有了新突破。
他们推出了一项新技术,让机器人第一次具备了“自我改进”的能力——这就像是突然开窍,能自己琢磨怎么把事情做得更好,而不再仅仅依赖人类的指令。
要理解谷歌这次的进步,我们需要先看看以前机器人是怎么学习的。过去,主要有两种方式:模仿学习和奖励函数。
模仿学习很好理解,你做一遍,机器人学一遍。比如教机器人插USB,工程师就得亲手演示,把手部动作、力度等数据输入给机器人。机器人照着模仿,慢慢也能学会。
但这种方法有个大问题。现实环境总在变,不是一成不变的。
要是换个形状不同的插座,或者桌上多放了东西,机器人就完全不知道怎么办了。它之前学的经验就没用了,得重新教。这就像一个只会背书的孩子,题目稍微变一下,他就答不上来,因为他没理解背后的道理。
另一种是“奖励函数”,为了让机器人知道自己做得好不好,科学家会设定一套奖励规则。比如插对USB得10分,插错扣5分。理论上,机器人会努力争取高分。
可实际操作起来远没那么简单,比如让机器人“整理桌面”,“整理干净”到底是什么标准?书放左边还是右边?茶杯怎么摆?这些抽象的任务目标,很难用简单的数字量化。
设计一个完美的奖励函数,不仅费时费力,还容易受人为判断影响,反而限制了机器人的学习能力。这就好比教一个孩子,却没法给他明确的对错标准,他自然也学不会真正的判断力。
面对这些难题,谷歌DeepMind团队想了个新办法,让机器人自己解决“怎么判断对错”的问题。他们设计了一套巧妙的“两步学习法”,核心就是给机器人装了个“自我监督”系统,让它学会预测未来,并根据预测给自己打分。
一是从简单模仿到预测进度。
在这个阶段,机器人仍需要人类演示,但不再是死板地模仿。在学习动作的同时,机器人还要多做一件事:实时预测“完成任务还需要多少步”。
打个比方,当它拿起USB插头时,会估计“大概还剩3步就能插好”。对准接口后,它会更精准地知道“只剩1步了,快成功了”。
这个“步数预测”就像给机器人装了个实时“进度条”,它的变化会指导机器人后续的行动,让机器人带着对目标的“预期”去执行任务。
二是基于预测的自我学习和改进。
这才是关键部分,机器人从“学生”变成“自学者”就在这里。进入这个阶段,人类就不再需要去设计复杂的奖励机制,也不用一直盯着机器人纠错。机器人会完全靠自己来学习和进步。
它的自我学习逻辑直接又高效,机器人会尝试一个动作,然后紧盯着自己的“步数预测”:
如果做完一个动作,发现预测的剩余步数变少了,说明这个动作有效,离目标更近了。机器人就会给自己一个“小奖励”,并记住这个有效动作。
如果做完一个动作,发现预测的剩余步数没变少反而增多了,甚至回到了原点,那就说明这个动作没用,甚至是错的。机器人会立刻意识到,给自己一个“小惩罚”,下次尝试时就避免再犯。
这就像孩子玩搭积木,他不需要大人提醒“搭歪了”,积木倒了或稳了,他自然就明白动作对不对,然后自己调整下次的尝试。这就是谷歌机器人实现“自我监督”和“在线强化学习”的秘密。
它不再依赖外部评价,而是通过内在的“进度条”变化,给自己提供反馈,不断优化行为。
理论说得再好,关键还得看实际效果。谷歌团队把这套方法用在多个任务上测试,结果让人非常惊喜。
比如在他们设计的“双臂插销实验”中。机器人刚开始可能拿不准插销,但因为它有“步数预测”这个内部反馈,会马上发现:“糟了,这个动作离目标更远了!”
于是,它会“反省”,调整下一次抓取角度。一旦调整对了,发现“剩余步数少了”,它就会把这个正确的方法记下来。就这样,机器人通过不断尝试和修正,不需要人为干预,自己就把插销任务练得非常熟练。
这过程就像一个新厨师,反复尝试和品尝,最终找到最佳配方,而不是死守菜谱。
更让人振奋的是,这套方法的学习效率非常高。在“LanguageTable任务”(机械臂按指令摆放积木)中,传统方法通常需要大量数据才能达到要求。而谷歌的新方法,机器人只多尝试了不到2%的新动作,成功率就从45%迅速提高到75%!这个效率提升简直惊人。
此外,机器人还表现出了强大的“举一反三”能力。在一个将真实场景经验迁移到模拟场景的实验中,机器人只用了极少额外数据,成功率就提高到了59%。
这说明它不是单纯记住动作,而是真正掌握了“任务逻辑”和“通用技能”,能把学到的经验灵活应用到新环境。这就好比一个理解了物理定律的学生,能解决各种物理问题,而不只是背公式。
这项技术最吸引人的地方,是它强大的可扩展性。
过去,教一台机器人,往往需要整个工程师团队紧密配合,成本高,效率也低。但现在不同了,多台机器人可以独立工作,各自收集数据、各自改进。
更厉害的是,一个人就能同时监控很多台机器人。
这意味着,未来工厂里可能不再需要大量工程师去逐一调整机械臂。假设有十台机器人组装零件,每台都能在各自的岗位上,通过不断地“自我学习”和“优化”,摸索出更快速、更精准的组装方法。
工程师只需远程查看它们的整体运行情况就行。这无疑将给自动化生产带来巨大的“降本增效”效果。
谷歌DeepMind的最新进展,标志着机器人技术的一个重要转变,从单纯执行指令发展到能够自主优化行为。这意味着机器人不再局限于被动完成任务,而是具备了在行动后自我反思和改进的能力。
这一进步为机器人的实际应用开辟了新的可能性。
例如,家庭服务机器人可以自主探索更高效的清洁方式,医疗护理机器人能根据患者反应实时调整操作力度。这些能力将减少人工干预的需求,提升机器人的实用性和适应性。
这项研究的意义在于突破了机器人只能模仿固定模式的限制,为其赋予了持续学习的能力。随着这类技术的发展,未来的机器人或许能够通过不断实践来完善自身功能,成为更具智能和适应性的辅助工具。
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