程洪：人机智能系统与应用

一

报告导读

本文报告首先回顾了人机智能技术的发展历程，并分析了当前的重点研究方向。之后阐述了人机智能康复这一领域的潜力，将其发展方向总结为数字、互连、可视与智能。最后，分享了研究团队在外骨骼方向上的研究成果和众多突破。

二

专家介绍

程洪，国家"万人计划"科技创新领军人才，电子科技大学人工智能研究院副院长、机器人研究中心执行主任。中国自动化学会认知系统与信号处理专委会副主任，中国康复医学会技术转化和产业促进专委会常委，四川省医用机器人和医学智能化专委会共同发起人兼副主任。2017年获吴文俊人工智能科技进步一等奖。主要从事人工智能与机器人技术及其产业化的研究。

三

报告内容

我来分享一下近十年在人机智能系统与应用方面的心得。人工智能这些年非常热，简单讲就是让机器实现人能做的事情，这里说的机器包括手机、设备、服务器等等。

广义的人工智能主要分为三个方面：一是智能性，使机器人在开放的环境中实现稳健人工智能。二是仿生性，比如康复机器人和外骨骼。三是社会性，使机器人的交互、意识、情感和协作在与人类交互的过程中自主进化，提高机器人与人类互动中衍生的行为规范和规则。

人工智能中一个比较热门的方向是混合智能。人在逻辑、推理方面比机器有更大优势，而机器在记忆、搜索等方面具有优势。现在很多系统本质上就是将人的智能和机器智能整合在一起，成为一个人机混合系统，如外骨骼机器人和康复机器人。

人工智能的历史发展到现在，从符号主义到连接主义、行为主义，再到机器学习。我非常推荐的是行为主义和机器学习，它有运动、执行、控制，能构成完整的人工智能系统。机器学习系统在大量应用当中已经产生非常实际的效果。未来大量的机器人系统有赖于学习，提高它的智能和适应社会的能力。

除了人工智能以外，人类智能和机器智能有一种混合的表现，它们可以很好地进行互补。人机智能主要有四个阶段：一是早期机械化的时代，人和机器有简单的整合。二是信息化阶段，人和机器形成信息流的互动。三是人机阶段。真正的人机最高的发展阶段是无人化的阶段。这是我们精炼的人机智能系统的架构，从左边的机器人、人，中间通过物理的交互和认知交互，从而实现它的学习和决策。典型的人机系统非常多，比如外骨骼机器人系统、工业上的协作机器人、人机共架、战场协作机器人等等，都是典型的人机智能的系统。

近些年来我们的主要工作有：一是物理人机交互的建模控制。外骨骼机器人，包括上肢、下肢等等机器人，具有典型的物理人机交互，里面的建模和控制是非常重要的科学问题。

第二个方面是人机系统的运动协作，比如上肢机器人、下肢机器人、手功能康复的机器人都有运动的基本协作。物理协作是一个低级的阶段，上升到比较高级的是认知的人机交互阶段，比如脑机接口。中国有很多老人，也有很多认知障碍的患者，通过认知人机的交互，其生活有望得到改善。

人工智能和医学的紧密结合，落到实处是康复医学这样一个大的背景。最近政府非常重视这个方向，市场也在进一步爆发，但是一个巨大的反差就是人才单薄和技术薄弱。县一级的康复医院中绝大多数是简单的中医人才，技术非常薄弱，只有些简单的理疗设备，与ICT的发展形成了鲜明对比。

康复医学的发展本质上是机器人和人工智能技术发展的结合过程。近些年我们将人工智能与康复结合的过程中，提出了智能康复的概念，用网络通讯、人工智能的技术将康复平定、康复治疗过程的信息化和智能化，并实现康复的预防、精准检测和全程评估，构造有效治疗的良性闭环系统，最终实现“数字、互联、可视、智能”。

康复医学未来的发展就是信息化、智能化、个性化和家庭化，与电子信息、人工智能、机器人不断融合互进。智能康复设备，与服务器、软件和云信息一起，形成数字互联可视的系统。

数字化非常简单，用一些智能的设备就可以做到基本的数字化。对于互联，有5G的互联、设备的互联、人机的互联。通过外骨骼都可以实现可视化。智能化要把感知设备的诊断、评定和决策形成智能的过程。

我再分享一下有关外骨骼及临床应用的思考。外骨骼在康复、军用、工业和户外运动中有非常大的应用，国内外骨骼的研究和产业化也是如火如荼，初创公司也在做产业的开发。我们这些年主要做的是对协助截瘫患者站立的外骨骼机器人。截瘫患者面临着身体和心理的双重障碍，传统的辅助设备不能达到让他真正站立起来。我们开发的外骨骼机器人，主要针对脊髓损伤的患者，他的脊柱是完全或者不完全的损伤。外骨骼起到的作用，就是为脊髓损伤者提供前所未有的、面向真实场景的、基于视觉反馈的步态训练的工具。其中的步态算法、学习的个性化、环境的自适应等等，都都运用到了非常多的人工智能技术。

对于截瘫患者来讲，长期不站立会导致至少在身体的八大方面出现问题，甚至对皮肤系统、心肺系统都有巨大障碍。在穿戴外骨骼机器人以后，功能、费用和家庭都有巨大的改善。

我们近些年的研究基本形成了一个较为完整的训练系统，包括截瘫助行的外骨骼机器人、偏瘫的外骨骼、下肢和上肢的减重训练系统等等。我们也在智能步态的训练方面，围绕着外骨骼，包括软件、评估形成了相对闭环的系统。我们也在做智能康复中心的整体解决方案，包括信息化系统和康复设备。我们也在做临床康复的智能辅助诊断决策系统。

我们立足在成都，建立了“一带一路”智能康复中心，2015年让林寒站了起来，2016年举行了第一届全国医学智能大会，2017、2018年都有一系列的工作。我们获得了国家项目资助和中国人工智能学会的科技进步奖项，申请了众多发明专利，也有许多学术论文的发表。这些年也得到了媒体的广泛关注，央视多次报道。