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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

316期2018年2/3月號

出版日期:2018/02/15

正方形 Icon 封面故事 Features

重新定義產業的關鍵技術

撰文╱魏茂國、鄭欽雄

AI機器人

工研院「智慧視覺系統機器人」研發團隊,右2為工研院電光系統所組長劉建志。
工研院「智慧視覺系統機器人」研發團隊,右2為工研院電光系統所組長劉建志。

工研院的「智慧視覺系統機器人」在CES與真人進行拼字交流。
工研院的「智慧視覺系統機器人」在CES與真人進行拼字交流。

總結CES 2018整體趨勢,橫向串聯各領域應用的人工智慧(AI),仍將是未來5年內引領科技與產業創新的指標。無論是自駕車、語音助理、智慧家庭、智慧城市,甚至是生活層面,皆可以看到AI逐漸深入應用核心,勾勒出未來高科技生活樣貌。

根據CES主辦單位美國消費技術協會(Consumer Technology Association;CTA)發布的「CES 2018科技趨勢報告(Tech Trends to Watch at CES 2018)」表示:「5G、AI、擴增與虛擬實境(AR╱VR)技術將在2018年重新定義我們的產業。」

這一波由AI領軍的智慧浪潮不僅將在自駕車、機器人、智慧城市、AR╱VR等領域中繼續擴張,值得注意的是,在CES上可以看到愈來愈多AI應用逐漸滲入生活,並大放異彩。各式各樣的創新服務,包括美麗、睡眠、嬰兒、健身等科技,這些結合AI與物聯網(IoT)的應用技術,以消費者日常需求切入,提出嶄新的解決方案與服務模式,可望成為潛力無窮的產業商機。

美妝、音樂注入AI 生活上更多運用

例如台灣廠商玩美移動在CES展出一款結合AR與AI的美妝技術的即時運算美妝體驗程式,包括「AI 妝容辨識轉換」、「360 度 AR 染髮技術」等功能,運用3D臉部AR辨識技術,讓消費者體驗虛擬試妝、染髮的感受,將有機會改變美妝產業的服務模式。

工研院在AI展區所展示的「人工智能音樂合成技術」,則是採用深度類神經網路演算法,讓使用者可以從從音樂資料庫擷取樂曲資料,或是輸入數節音樂後進行學習訓練,智慧系統快速運算合成出新樂曲的技術。因此就算是沒有樂理背景的使用者,也能夠輕鬆在AI系統的協助下,搖身成為作曲家,享受獨有風格的音樂。

未來在咖啡廳、餐廳、演講等不同場合,可藉由音樂風格的分析與搭配,以及重新合成方式形成新樂曲,產生適合情境的背景音樂,豐富現場氣氛。另外像是教育、手機遊戲,以及音樂相關的產業,都是人工智能音樂合成技術的潛在市場。

智慧機器人技術更多展現

法國公司Blue Frog所開發的機器人,具有生動的表情可與人互動。(圖╱CES)
法國公司Blue Frog所開發的機器人,具有生動的表情可與人互動。(圖╱CES)

另外一個受矚目的AI應用,則是在會場上百花齊放的智慧機器人。根據工研院產業經濟趨勢研究中心(IEK)的估計,2021年全球智慧型機器人的市場規模,將達到336億美元,顯然已成不可抵擋的趨勢。不論是透過智慧製造來引領產業升級,或落實在居家生活中,機器人都會是未來不可或缺的要角。

今年不僅智慧機器人的參展家數再度成長,且在表情、功能、技術上的發展都有所進步,功能定位也更加明確。根據工研院IEK產業分析師侯鈞元的觀察,本次CES智慧機器人的主要創新點,在於機器人擬真表情更加豐富,能與人類進行更多的互動,以及有別於以往僅能做出揮舞雙手等娛樂動作的機器人,出現了可實際運用「雙手」做出掃地、取物、端茶動作的居家服務機器人,突破過往機器人雙手無法執行複雜指令與動作的技術門檻,達到協助人類執行家事的成效。

另外,在今年復活的索尼(Sony)機器寵物狗「aibo」,結合AI與深度學習技術,不但能和人類親密互動,還會隨互動方式發展出自己的個性。新一代aibo拍攝的照片、影片、個性數據與互動資訊等都將保存在雲端伺服器中,即使機體本身發生故障或損毀也不用擔心資料消失,成為今年CES AI應用的有趣亮點。無獨有偶,樂金(LG)也在今年的CES中發表智慧機器人CLOi 品牌,推出具有送餐、行李運送、購物車功能的3款服務型機器人,搭載自家開發的AI平台ThinQ,可望成為居家生活以及商業服務的好幫手。

工研院開發的「人工智能音樂合成技術」,在AI的協助下人人都可以搖身成為作曲家。
工研院開發的「人工智能音樂合成技術」,在AI的協助下人人都可以搖身成為作曲家。

索尼在CES 2018中宣布新一代機器狗aibo「復活」,具備AI與深度學習功能。
索尼在CES 2018中宣布新一代機器狗aibo「復活」,具備AI與深度學習功能。

各式AI應用進入日常生活,圖為穿戴式配件運用於運動科技。(圖╱CES)
各式AI應用進入日常生活,圖為穿戴式配件運用於運動科技。(圖╱CES)

AI融合視覺感測 機器人也能下棋拼字

工研院研發的「智慧視覺系統機器人」也於今年CES參展,並獲得「2018 CES創新獎」的榮耀,其結合2D+3D影像融合技術、智慧系統、機械控制等關鍵技術,並運用人工智慧的學習能力,讓系統運作能夠手眼協調,達到如同人類一般的智慧與行動。

工研院第一代能下西洋棋、倒咖啡的智慧視覺系統機器人,主要透過3D視覺感測器,辨別棋子、杯子等物品的形狀、尺寸、位置資訊,然後經由AI系統的運算分析,決定棋步並控制機械手臂夾取和擺放,或是確認杯中剩餘咖啡後,再拿起咖啡壺來補充等動作。這些過程如果由人類來操作,其實並不困難,但要由機器人來完成,就必須突破技術的瓶頸。

工研院電子與光電系統所組長劉建志指出,近年來AI技術大幅躍進,帶動相關技術的精進,尤其視覺辨識技術的進步,像給了機器人一雙眼睛,能夠做到許多過去做不到的事情。比如在下西洋棋時,機器人可先從視覺感測來辨識每顆棋子的外型、顏色、位置, 經AI學習分析後,更可達到僅擷取部分影像就能快速掌握不同棋子,並且找出最適當夾取位置、讓機械手臂順利完成移動或吃子等細緻動作。

到了第二代的智慧視覺系統機器人,更加入2D影像感測器,與3D影像資訊的融合判斷,使機器人可同時辨識平面和立體的物體或影像,機器人不僅可以下立體的西洋棋,還能進行平面字母的辨識玩拼字遊戲。

「智慧視覺系統機器人」在CES特別與真人進行拼字遊戲的交流,展現技術實力。英國廣播公司(BBC)更以臉書直播,吸引近10萬粉絲在線上觀看,相當吸睛。

仔細觀察工研院的智慧視覺系統機器人,在拼字遊戲過程中,先運用深度視覺感測器偵測方格,達到精準的控制和夾取,讓文字方塊密集排列、同時避免彼此碰撞,並能辨識積木的位置、字母,以及對手所完成的拼字。在拼字能力上,機器人也會根據遊戲中所規定的字母數,在字庫中快速篩選出分數較高的英文單字做出拼寫,以獲取高分。

劉建志表示,智慧視覺系統機器人從「眼到」到「手到」,都是透過「大腦」、也就是AI系統來完成,讓機器人在不需任何事先設定下,就能以學習訓練的結果來完成所有動作流程,並達到獨立思考、與人互動的目標。

目前這項技術已和台灣水五金廠商與自動化廠商合作,期待在工業邁向智慧製造的目標下,智慧視覺系統機器人所具有的視覺辨視及夾取適當部位移送的能力,可以有助於產程智慧自動化,為推動產業升級再進一步。

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