作者 | 程茜
编辑 | 漠影
从机器之父梅耶丹尼尔发明第两个机器开始,人类文明就始终没有停止过对机器的积极探索和想象。在影视制作当今世界里,人类文明更是放飞机器的各种可能,把科技象征主义发挥到无与伦比,从《WALL-E》到《变形金刚海军陆战队》,从《西部当今世界》到《里夫斯》,形形式式的机器故事被讲诉,它们或拥有人类文明的外形,或具有极强的思维潜能,或企图创建他们的感情。
现实当今世界里,机器虽然还远远达不到影视制作里呈现的高度智能化,但实际上各相关行业和企业也始终在积极探索让机器变得更聪明的方式。令人意料之外的是,格斗游戏控制技术也正在这场积极探索里有所作为。
6月27日,百度格斗游戏见面会上,公布了两个特殊的工程项目——格斗游戏驱动力机器加速智能化自学工程项目,利用格斗游戏控制技术和AI ,帮助百度第一个全自研的双足机器Robotics X Max同时实现智能化控制、重大决策,并提升体能训练工作效率,这或许能正式成为机器研发领域两个创新的突破点。
一、智能化机器体能训练成本低、优化难?格斗游戏控制技术来科技攻关
近年来,机器的专业技能树渐渐繁茂,从早期能完成简单的单个动作,产业发展到具有力觉、感官、感官等双重感官,再到同时能进行数项复杂任务,甚至企图专业委员会思索。
百度首席科学家、百度 AI Lab 及百度 Robotics X 生物医学主任张正友将智能化机器的核心控制技术归纳为A2G:A是人工智慧化(AI),B是机器既存,C是控制,D是发育自学(developmental learning),E是智商,F是敏捷驾驭。透过自学潜能、感情潜能、驾驭潜能及与其他要素的可视化,机器就会正式成为G,即人类文明的守护者魔鬼(guardian angel)。
这八个控制技术方向,推动机器从收集信息向分析重大决策、同时实现下意识自主的低阶智能化产业发展——可视化、自学、执行、规划。
说起来难,但要同时实现真正的智能化低阶,仍然有相当多的痛点坐落在前。
就像人类文明在成长过程中透过自学、实践、纠错,渐渐创建思索潜能一样,研究人员希望给机器预设两个目标,透过设计合理的奖赏机制,让它他们探索着专业委员会可视化和适应动态的环境变化。
而在真实情景中做这种体能训练,会非常钱太多,因为实体机器一旦力不从心,很难损坏硬体,更别说还需花费大量的数据和体能训练时间。
无独有偶,伴随着格斗游戏产品的迭代升级,NPC(非玩家角色)似乎也在变得越来越智能化。
在今天的格斗游戏中,状态机是最常见的智能化模拟方案,从《吃豆人》的鬼魂,到《暴力摩托》的摩托车手,再到《荒野大镖客》随处能与玩家进行可视化的市民,随着格斗游戏的进化和迭代,状态机智能化已能做到真假难辨。
但即便是将NPC做到足够逼真的《荒野大镖客2》,也仅仅同时实现了运动匹配。其控制技术总监曾在一次访谈中回顾说,他们给马设计了几百种不同的动作动画,就连喘气都有上百条不同的声音。而这些,并不是真正的智能化,只是庞大行为树和动画资源堆叠的成果。
那么如何通往真正的智能化?怎样同时实现更高质量的虚拟角色,使其既能拥有更加自然真实的动作表现,又能显著降低开发成本?
面对这项格斗游戏与机器研发的共同核心课题,百度格斗游戏控制技术团队和机器团队进行了智能化体动作生成控制技术的合作研发,并在格斗游戏虚拟环境中应用和体能训练NPC,让NPC透过不断自主自学,专业委员会更加拟真的动作、反应和表达。
研究期间,合作团队意识到,格斗游戏里累积的大量控制技术经验与虚拟模拟的体能训练条件,可以为机器的智能化研发提供帮助,同时帮助解决成本低、优化难的两大研发痛点。
在合作过程中,以百度Robotics X生物医学为主的机器部门负责设计核心算法,包括定义任务环境和目标、构建和体能训练AI算法、搭建机器智能化控制系统整体框架、真机部署等。
以天美J3工作室、天美控制技术中心、百度互娱旗下 START 团队、百度 AI Lab 为主的格斗游戏和AI部门,则主要基于格斗游戏NPC动作模拟的智能化体动作生成控制技术,助力同时实现机器的自主重大决策并适配不同情景;同时提供高效和逼真的虚拟仿真潜能,如环境情景搭建、核心物理引擎加速等,强化机器体能训练工作效率和速度。
二、两大核心格斗游戏控制技术加持,机器越来越聪明
智东西获悉,经百度多个团队合作,机器狗 Robotics X Max 的体能训练工作效率得到大幅提升。
此外,机器狗能基于对虚拟情景中周边环境和自身状态可视化到的信息,同时实现更好的姿态和行为控制,在智能化可视化、智能化控制和智能化重大决策方面的潜能有明显进步。
这背后,两个格斗游戏中的控制技术起到关键作用:
智能化体动作生成控制技术:让机器专业委员会思索
智能化体动作生成控制技术能让虚拟环境中无论是NPC还是机器都能提高思索潜能,使其作出符合环境可视化特点的拟真动作和反应。
需注意的是,这跟以往填鸭式教机器、编码预设固定动作的逻辑大不相同。
具体来说,该控制技术利用AI强化自学算法,自学动作捕捉数据,透过数据驱动力的自适应算法,让NPC或机器根据玩家操作或环境变化等不同外界反应,基于运动学原理来自主生成和调节动作,仿佛帮助NPC或机器形成大脑,让它们进行自主重大决策,自动生成更像真实生物的动作、反应与表达。
有了这一控制技术加持,机器狗在向着既定目标运动的过程中,即使临时碰到预先不知道的障碍物,也能轻轻一闪,敏捷避开,灵活自主地修改运动轨迹,用不同路线方案完成既定目标。
透过对自学算法中奖赏函数的进一步设计优化,智能化体动作生成控制技术做到了让机器更灵动,该控制技术被用于研究体能训练之后,机器狗 Robotics X Max 的运动轨迹规划将会更加自然流畅,能够同时实现更细颗粒动作的智能化生成、控制、重大决策,使动作表现体现高度智能化。
实时物理模拟控制技术:百倍提升体能训练工作效率
智能化体动作生成控制技术可以帮助解决机器自主动作生成和控制,但是需要进行大量的仿真体能训练。
而在格斗游戏中被广泛使用并积累了丰富经验的实时物理模拟控制技术,便是本次工程项目投入应用的另两个核心控制技术。它可以基于动力学搭建出高度拟真的虚拟环境,打破物理当今世界的局限性,满足机器研发对复杂体能训练环境和多样化情景样本的需求。
格斗游戏是模拟现实当今世界的最佳场所,也是最好的虚拟模拟和体能训练环境。相比直接在真实情景中体能训练实体机器,该控制技术能降低纠错成本,避免出现危险,进一步提升受力、碰撞等模拟效果的精确性,还有助于尽早发现机器研发中的潜在问题。
利用实时物理模拟控制技术,研究团队可在格斗游戏中快速搭建不同拟真虚拟体能训练情景,将机器狗 Robotics X Max 的体能训练场搬到虚拟空间,参照现实中的运动数据,让机器狗在仿真的复杂地形中完成行走、奔跑、相互协作等体能训练,并透过引擎加速潜能,大力缩减机器在现实当今世界完成体能训练所需的过程与时间。
据工程项目控制技术团队介绍,原本在现实当今世界需要几年的时间收集的数据量,可以在加速后的虚拟环境下,缩短成几小时来生成。
在机器智能化控制领域,基于强化自学的机器智能化控制方法是两个非常有前景的控制技术方向。因为格斗游戏控制技术的加入,这一透过反复控制机器运动、设计合理的奖赏,来指导机器怎么自学稳定地完成指定任务,以达到强化自学的控制技术方法,也不再因为需要花费大量体能训练时间和金钱成本而不可想象。控制技术团队可以让机器模型在虚拟当今世界中从零开始体能训练自学,再把总结出来的控制算法应用到真实机器上,使机器研发更加高效和节省资源。
目前,工程项目控制技术团队已同时实现在虚拟环境中,单只机器狗经过引擎加速后工作效率提升20倍,且同时体能训练的机器狗数量越多,体能训练效果越好,当同时存在50只机器狗体能训练,体能训练工作效率能同时实现百倍提速。
未来,结合GPU加速控制技术,百度格斗游戏控制技术团队将助力进一步提升虚拟环境中机器狗的体能训练工作效率。
同时实现更好的动作表现,是格斗游戏和机器领域共同的重要研究目标。百度格斗游戏正在与百度 Robotics X 生物医学联合研发下一代智能化机器。
在将格斗游戏控制技术和AI集成应用到机器智能化控制和重大决策这个课题面前,还存在诸如对于各类接触和碰撞高效且稳定的的仿真、对于感官传感器信号的利用和仿真,以及如何稳定地将虚拟体能训练中得到的神经网络控制策略迁移到真机上等问题。
但控制技术团队正在借助格斗游戏控制技术等积极探索稳定的解决方案,以期将原本需要数周甚至数月的,完成两个从动作设计、模拟仿真到真机调试的机器控制任务的过程缩短到数天。
同时,他们希望借助格斗游戏控制技术构建一套不断进化的智能化系统,同时实现多机器协作、精准控制,适应复杂环境变化,从虚拟到现实帮助机器解决智能化控制与自主重大决策问题。
当机器能在格斗游戏搭建的虚拟环境中实时可视化、分析重大决策和行动的时候,它们将来或可应用于养老陪护等惠民服务和更多新情景,正式成为人类文明的好帮手。
三、解锁科技创新想象力,格斗游戏控制技术正持续外溢
智能化体动作生成控制技术、实时物理模拟控制技术,被工程项目控制技术团队视作是未来智能化机器研发的重要控制技术方向。
而格斗游戏作为两个综合的控制技术平台,为这些控制技术提供了理想的研究环境和应用情景,对推动AI和机器在可视化、重大决策、控制、计算等方面的研究起到重要作用。
看向下两个十年,格斗游戏控制技术将走向何方?
在本周的见面会上,百度格斗游戏已经给出了他们的答案——可以是人工智慧化、双足机器,可以是工业仿真,也可以是数字文保,乃至浩瀚宇宙。
数字长城、数字中轴、全真互联数字工厂、联合研发全动飞行模拟机视景系统等多个格斗游戏科技工程项目的推出,让我们看到,百度格斗游戏控制技术跨界积极探索的范围正在延展。
近些年,国内外科技巨头相继开始描绘下一代互联网的蓝图,而数实融合已是公认的大势所趋。
在这股热潮之中,格斗游戏的可可视化、高仿真、强沉浸、实时渲染等控制技术属性,被进一步放大,并外溢至科研、文娱、教育、医疗更多有价值的现实情景,为具体的社会命题带来创新的解决方案,也为许多其他领域的控制技术进步做出重要贡献。
根据中科院《格斗游戏控制技术——数实融合进程中的控制技术新种群》研究报告,2020年格斗游戏控制技术对芯片业的控制技术进步贡献率约为14.9%,对5G和VR/AR的科技贡献率分别高达46.3%和71.6%。
可以预见的是,格斗游戏控制技术将突破传统格斗游戏情景,透过跨界应用牵引众多高精控制技术产业快速产业发展,正式成为促进跨领域科技创新的隐形推手。