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CSAIL實驗室 大師與天才的競技場

正在實驗的未來2〉發掘人類智慧極限

徐仁全
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徐仁全

2010-07-05

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CSAIL實驗室 大師與天才的競技場
 

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本文出自 2010 / 7月號雜誌 第289期遠見雜誌

說起麻省理工學院的電腦科學與人工智慧實驗室(CSAIL),它在電腦科學領域的知名度已不用多說。

早在1999年時,CSAIL推出「活氧計畫」,共4000萬美元經費,研究更人性的電腦使用介面,希望能夠把實驗室中的科技帶向人,國內科技大廠如台達電及宏碁都參與其中。

近年來鴻海、廣達,也搶著與CSAIL合作,無非是想借重世界頂尖的研發能量,讓台灣產業早日進到創新藍海。 CSAIL至今47年歷史,由電腦科學(Computer Sience)及人工智慧(Artificial Intelligence)兩間原本獨立的實驗室在1963年合併,目前實驗室主任為舒維都,一年經費約4500萬美元,除政府預算外,三到四成來自業界。 有別於其他大學內的實驗室編制,CSAIL並不屬於那個系所,也不專屬於某位教授,而是與MIT電機電腦系(EECS)有密切關聯,但兩者行政獨立,只在研發上會合作。此矩陣式設計也獲得台灣交大校長吳重雨的認同,引進台灣交大試辦中。

重研發,近百家新創公司搶合作

CSAIL最主要的目的不是教學,而是研究,它的設計是發掘人類智慧的極限,找到人與電腦間最大的互動關係。因此它不是研究高深的電腦技術,也不求功能強大,而是找到人因介面的最佳化終點。

CSAIL講究的研發格外具體,也受到科技業者的青睞。目前已累積接近100家的衍生新創公司(spin off),知名的包括自動吸塵器公司iRobot、下載軟體龍頭Akamai,還有廣達投資的多核心晶片廠商Tilera等等,這也是CSAIL為人稱道之處。

6月下旬訪問林百里時,告訴他《遠見》已經到CSAIL訪問過,林百里第一個反應是:「你們很有福氣 可以採訪到這麼多世界大師,」可見他對CSAIL的推崇程度之高。

在CSAIL裡面,最主要的靈魂人物是首席科學家(Principal Investigator),就有96位,個個都是首屈一指的專家學者,其中1∕3是美國國家科學院成員,超過60位是院士。也有六位曾獲得知名的麥克阿瑟基金會院士、三位是杜林獎(Turing Award)得主等,研發能量十足。

此外,CSAIL還有76位全職研究人員及71位業界參與的研究人員。學生方面有博士後研究人員45位,博碩士及大學部研究人員接近500人。

總共約800餘人的研究團隊,更是MIT校園中最大的實驗室。

常會與大師不期而遇,甚至一起搭電梯

更值得一提的是,在CSAIL裡面,常會與大師不期而遇。正在MIT研讀博士的台灣學生余禎祥就表示,這裡大師太多了,特別是書本上讀的那些制訂或發明電腦運算技術的大師,都能在這裡活生生地遇見,「還跟你一起搭電梯,」感覺很特別。

像制訂網路www格式的Tim Berners Lee,就在CSAIL。創辦iRobot的機器人大師Rodney Brooks也在CSAIL。更有發明網路格式TCP∕IP的Dina Katabi,也是電腦科學教科書上必讀的大師。

還有一位天才中的天才Erik Demanie,他20歲拿到博士學位,隨即受邀成為MIT教授,更是該校有史以來最年輕的教授。他的專長是摺紙,沒錯,運用數學及物理原理,針對不同的材料進行摺疊的運算,看似簡單但又重要。 CSAIL就是這麼一個地方,自由、好奇、動手做、找答案,是它持續領先的不二法門。也難怪台灣學生來到CSAIL後的最大感想是:「和一群天才一起工作,那真是件爽快的事。」

6月中旬《遠見》記者走訪CSAIL,直搗這個全球科技創新的大本營,只見研究室各角落,充斥著各式各樣的奇特道具、機器人、模型動力飛機……,機關重重、卻想像無限,正在孕育著影響人類未來的各項重大發明。

以下介紹五個比較有趣與值得關注的科技大未來,從這些故事就能感受到遙遠國度裡的風氣與創意。

❶機器人:將成為人類的幫手

機器人被喻為下一個明星產業,在MIT校園內,也被列為重點研究項目,CSAIL當然也部署重兵研究機器人。

以賽斯.泰勒(Seth Teller)教授為首的研究團隊近年投入機器人的研發。

在實驗室內,一具固定在棧板上的機械手臂,可自動地將重物舉起再放下。看似簡單的動作,設計卻花了不少苦思,包括手臂關節的模擬,搜索物品的過程並定位,再來是雙手搬運的協調性等,都不能有任何差錯。明年此時,此具機器人將站起來,甚至可移動,成為人類真正的幫手。

另一機器人團隊則以仿生學來打造動物型態的機器人。包括模仿鳥飛行,也有模仿狗爬行等,都在此實驗室輕易看得見。

泰勒教授認為,機器人目前做的都是搖控,由人下指令讓機器人操作。未來的機器人將是自己會思考判斷,自己控制方向、行為,而不是靠人類下指令才能夠做動作。

泰勒團隊也開發自駕車系統,完全自動駕駛,不靠遠端搖控。他們在一台越野車上安排攝影機及電腦,讓汽車可自行判斷道路,往左往右或直線加速,全由電腦自行依路狀來判斷。這套自駕系統已被汽車廠盯上,紛紛來打探商業用途的可行性。在可預見的三、五年時間,應可見到應用在汽車上,讓《霹靂遊俠》的「伙計」從影片中實踐在生活上。

❷語音互動:讓生活更加便利

使用者:「請幫我找台北市的上海菜餐館!」

電腦:「台北市上海菜餐館有300家,請問你要那個位置?」

使用者:「我要找信義區的。」

電腦:「信義區有30家。」

只要2,880元,雜誌+亞諾納25吋行李箱一次帶回家!

使用者:「請找價位1000元,靠近101大樓的上海菜餐館。」

電腦:「靠近101大樓,且價位1000元左右的有五家。」

使用者:「請分別告訴我是那五家?」

電腦:「它們分別是……。」

使用者:「那我選XX上海菜館,幫我訂位。」

電腦:「已幫你訂6點半位置,需要導引嗎?」

使用者:「好。」

這段對話不是電影情境,而是在CSAIL實驗室中。由史黛芬妮.賽尼芙(Stephanie Seniff)教授及CSAIL主任舒維都(Victor Zue)開發完成這套語音互動系統,正在試驗,讓技術更成熟。 這套系統計畫建置在Google Map的平台之上,結合當地生活情報,包括餐廳、加油站、捷運交通站、便利超商等資訊,只要下口語指令,就可指使電腦找出所需要的資料,並用講話方式回報給你。 當然,不僅於此,你也可以用講話方式就下令電腦幫你做事。舒維都當場示範用手機買機票,不用半個指頭,光靠開口講話,可以就順利買到下週要飛去洛杉磯的機票。

❸自動駕駛輪椅:免除人類做重複工作

是否做過導覽的經驗,一天下來可能要導覽上百人次?如果有一個機器人,它聰明到只教它一次,它就學會,代替你導覽的工作,讓你輕鬆自在。

CSAIL泰勒教授正帶領研究生進行這一項研究,讓設備取代人,免除人類做重複的工作。

他們設計了一台自動駕駛輪椅,經過電腦控制,這台輪椅可以跟著人走,或是帶你到指定的地方。

最初的想法是協助行動不便者找到想去的地方。只要跟電腦說:「帶我到化妝間。」這台自動駕駛的輪椅就可以帶你到化妝間,完全不用自己動手,也不用找方向位置,它一切都幫你搞定。

當然,這台電腦內鍵了GPS功能,並在事先就全數走一趟,記錄在資料庫中,只要後來再下指令,電腦就跟據過去的經驗,帶你到正確的位置。這樣的設計大大方便行動不便者,能不費力地到達想去的地方,真的很方便。

除此之外,研究人員也考慮讓自動駕駛輪椅不只是帶你到某地,甚至要更聰明,化身為一個導覽員。

由於事先走過圖書館或博物館,它就成了最佳導覽者,會帶你到想去的景點及館場,並提供解說,讓你不至迷路也不用人引導,就靠這台導覽大師。再進一步想,如果在大賣場或超市,有一台自動駕駛的手推車跟著你,那你肯定輕鬆多了,買起來更有勁。

❹七彩手套:透過鏡頭在電腦上執行指令

你還在用滑鼠在下指令嗎?還是你用手指在觸控面板上滑動?這些在未來世界裡,可能都要被淘汰,送進博物館去了。

CSAIL教授戴維斯(Randall Davis)及博士生王遠波(Robert Wang)正研發一種追蹤手(Hand Tracking)技術,只要戴上彩色手套,透過普通攝影鏡頭,就能在電腦上任意執行指令,完全不透過滑鼠或搖桿。

來自中國,從小移民美國定居的王遠波指出,過去也有不少類似的研究,但問題出來感測成本太貴,一套影像感測器材都要價上千美元,不是一般人使用得起,故不易普及。

但他這副感測彩色手套,只要幾美元就可買到,杜邦材質。再加上鏡頭也只要幾十美元,不用花太多錢,效果又不打折。

彩色手套的原理就是以色塊來辨識手指的動作。使用者戴上手套後,透過攝影機頭傳到電腦裡,手指做任何動作,電腦螢幕裡即有一雙相同的手,做同樣的動作。

王遠波示範戴上手套後,手指可以在電腦中做堆積木的動作,甚至可以在3D影像中執行設計,或模擬修理機械等細微的動作。其實,現在遊戲及諸多模擬的設計程式,未來皆可以戴上手套,直接操作,更快速、方便。

❺園藝小幫手:能自動澆水和進行採收

想像一下大熱天農夫仍必須下田除草、施肥及灌溉,如果有機器人可以代替,那該有多好!是的,這不是夢,在MIT從事研發自動化機器人的丹妮拉.羅絲(Daniela Rus),目前正研發一種智慧型園藝小幫手。

這台坐在iRobot上面的小幫手,可以監測土壤的含水量,得知需不需要加水灌溉。也可以幫忙按時施肥,甚至幫忙採收。

透過電子定位系統,讓小幫手知道植物的正確位置,不會搞錯對象。

同時它身上有探針,可以插入土壤測得水分飽滿度,不夠透過身上的水管進行加水。當然這還不夠,透過小幫手身上的攝影鏡頭,小幫手自己就可判讀植物是否長大?果實是否成熟了?

羅絲斯指示,試驗中的園藝小幫手,主要栽培小番茄樹。

透過程式設計,小幫手知道番茄由綠轉紅就代表成熟可以收成。因此小幫手會看番茄是否成熟長大了,進一步採收紅番茄。

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