使用適當(dāng)智慧部件（模擬感知時(shí)）出現(xiàn)偽造結(jié)果的模式：傳統(tǒng)的識(shí)別視角（左側(cè)）和兩種哲學(xué)上（常見(jiàn)）的懷疑論（中間和右側(cè)）。左列表示每個(gè)（識(shí)別）部分都是真實(shí)情況下的端到端物理性機(jī)器人實(shí)驗(yàn)。中間一欄，是David Hume（觀點(diǎn)）的例證，雖含有真正的傳感器，但也有理由懷疑其輸出報(bào)告的真實(shí)性。最右側(cè)是Bishop Berkeley提出的例證，系統(tǒng)具有真實(shí)的控制器，但其他所有元素為軟件端，這代表信息直接傳入機(jī)器人“皮質(zhì)”的模擬實(shí)驗(yàn)。

（圖片來(lái)源：Shell & O’Kane）

 

　　研究人員為了評(píng)估機(jī)器人算法和控制器的性能，通常會(huì)使用軟件模擬或?qū)嶓w機(jī)器人。雖然這看上去是不同的評(píng)估策略，但有很大的可能性需要結(jié)合兩種方法的要素進(jìn)行評(píng)估。

 

　　在最近的一項(xiàng)研究中，德州農(nóng)工大學(xué)(Texas A&M University)和南卡羅萊納大學(xué)(University of South Carolina)的研究人員正著手評(píng)估和測(cè)試一些模擬和仿真交叉的驗(yàn)證場(chǎng)景。在arXiv上預(yù)發(fā)表的論文中，他們概述了其研究將特別關(guān)注真實(shí)機(jī)器人通過(guò)傳感器感知環(huán)境的實(shí)例，但在這些實(shí)例中，機(jī)器人感知的環(huán)境可能并非真實(shí)的場(chǎng)景。

 

　　“我們考慮的問(wèn)題是（最終通過(guò)各個(gè)）機(jī)器人部分呈現(xiàn)的結(jié)果會(huì)與真實(shí)世界存在差異，”進(jìn)行該研究的Dylan Shell和Jason O’Kane在他們的論文中寫(xiě)道。“這個(gè)質(zhì)詢?cè)从谠隍?yàn)證機(jī)器人行為時(shí)無(wú)法將我們手頭的實(shí)驗(yàn)用機(jī)器人和理想機(jī)器人、實(shí)際測(cè)試環(huán)境與理想測(cè)試環(huán)境以及其他一系列潛在誤差的偏差消除。”

 

　　這項(xiàng)研究的靈感來(lái)自以前的生物研究，當(dāng)時(shí)的研究旨在了解生物的感知局限性，以及信息的不匹配如何影響它們的行為。近年來(lái)，生物學(xué)家開(kāi)始使用虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)等技術(shù)工具來(lái)更好地了解生物有機(jī)體及其感知。

 

　　類似地，軟件模擬已經(jīng)成為機(jī)器人研究的關(guān)鍵部分，許多研究人員使用軟件模擬來(lái)執(zhí)行并測(cè)試機(jī)器人系統(tǒng)和方法。通常，模擬軟件是在虛擬環(huán)境(而非物理環(huán)境)中復(fù)制機(jī)器人的執(zhí)行元素，以實(shí)現(xiàn)傳感器的人工讀取和相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)生成。

 

　　這就引出了另一個(gè)問(wèn)題：模擬器作為一個(gè)系統(tǒng)而言，其自身的仿真結(jié)果和真實(shí)情況到底有多接近？考慮到這一點(diǎn)，研究人員就開(kāi)始探索該“相互匹配”系統(tǒng)間的相關(guān)性，以及這些系統(tǒng)中有一個(gè)足夠強(qiáng)大以至于其他系統(tǒng)均受到其影響的情況。

 

　　Shell和O'Kane在他們的論文中解釋道:“在明確了錯(cuò)覺(jué)概念(本質(zhì)上是發(fā)生在真實(shí)世界中的系統(tǒng)仿真)之后，我們依據(jù)環(huán)境模擬的要求這類仿真的施行效果進(jìn)行檢驗(yàn)。”“時(shí)間是很重要的：一些機(jī)器雖然能夠模擬其他機(jī)器人，但很難做到同步。”

 

　　Shell和O'Kane認(rèn)為，系統(tǒng)模擬其他系統(tǒng)的不同速率允許研究人員以一種相對(duì)的形式來(lái)描述模擬系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)。基于這一假設(shè)，他們提出了概括模擬系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)之間關(guān)系的定理，并為每個(gè)定理提供了幾個(gè)例子。

 

　　隨后，研究人員根據(jù)他們提出的理論進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的多機(jī)器人實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，個(gè)體機(jī)器人必須在模擬環(huán)境和物理機(jī)器人試驗(yàn)臺(tái)的無(wú)界的障礙區(qū)域內(nèi)完成簡(jiǎn)單的導(dǎo)航任務(wù)。最終結(jié)果表明，不同的模擬方法在給定系統(tǒng)環(huán)境下產(chǎn)生“模擬感知”有著明顯不同的時(shí)間效率。

 

　　Shell和O'Kane實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果，以及他們建立的理論，加深了對(duì)目前用于評(píng)估機(jī)器人的仿真軟件的理解，突出了真實(shí)系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)之間關(guān)系的新方向。他們可以在未來(lái)的工作中探索各種新的研究方向，例如擴(kuò)展理論來(lái)處理不確定性和非決定論的概念，或者開(kāi)發(fā)一個(gè)更豐富的有效“（感知）錯(cuò)覺(jué)”理論。  （譯：路凱）