MIT AI 實(shí)驗(yàn)室發(fā)布16大年度黑科技：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人最前沿

MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室( CSAIL )近日在官網(wǎng)刊文，回顧了實(shí)驗(yàn)室在過(guò)去一年所取得的技術(shù)突破。他們?cè)跈C(jī)器人、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面取得了矚目的成績(jī)，具體說(shuō)來(lái)，有可觸摸的交互式動(dòng)態(tài)視頻技術(shù)、可以”預(yù)測(cè)未來(lái)“的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及能描繪出黑洞照片的程序……CSAIL 在人工智能的研究和探索上一直都處于學(xué)界前沿，其技術(shù)和研究視野得到了廣泛的認(rèn)可，被稱(chēng)為前沿科技的“代名詞”。想了解人工智能研究的真實(shí)狀況和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，看看他們都在干什么吧。

能夠預(yù)測(cè)未來(lái)的機(jī)器，能夠修復(fù)傷口的機(jī)器人，無(wú)線(xiàn)情緒檢測(cè)器，這些只是今年MIT計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)的部分項(xiàng)目。今年，MIT CSAIL 的研究人員在機(jī)器人學(xué)、無(wú)線(xiàn)技術(shù)、軟件系統(tǒng)以及其他學(xué)科領(lǐng)域開(kāi)展了一系列項(xiàng)目，本文介紹了16個(gè)引人注目的成果，涵蓋了 CSAIL 的多個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)科。

機(jī)器人——從探索火星到探索胃袋

可吞服的微型折疊機(jī)器人

由 CSAIL 主任 Daniela Rus 帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種可吞服的微型折疊機(jī)器人，這種機(jī)器人裝于一個(gè)可吞服的膠囊中，進(jìn)入人的胃袋后展開(kāi)，在外部磁場(chǎng)作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)向或者沿胃壁爬動(dòng)，并挪走被誤食的紐扣電池或者進(jìn)行傷口修復(fù)。

太空探索 Valkyrie 機(jī)器人

CSAIL 機(jī)器人動(dòng)力小組的研究人員為 NASA 的仿人機(jī)器人 “Valkyrie” 編程，以讓機(jī)器人完成一系列高難度任務(wù)，未來(lái)可用于火星探索、外太空旅行等任務(wù)。Valkyrie 機(jī)器人身上有四個(gè)攝像頭，28個(gè)力矩控制的關(guān)節(jié)，44度自由度以及超過(guò)200個(gè)傳感器，未來(lái)可以在太空任務(wù)中幫助宇航員，甚至取代宇航員執(zhí)行任務(wù)。

液壓驅(qū)動(dòng)3D打印機(jī)器人

CSAIL 使用交錯(cuò)結(jié)合固態(tài)與液態(tài)3D打印技術(shù)打造出完整機(jī)器人，機(jī)器人使用液壓驅(qū)動(dòng)，而且只有單個(gè)打印步驟，不需組裝。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)進(jìn)展

可觸摸的交互式動(dòng)態(tài)視頻技術(shù)

CSAIL 提出一種稱(chēng)為交互式動(dòng)態(tài)視頻(Interactive Dynamic Video)的新型成像技術(shù)，能夠讓人使用普通的攝像機(jī)進(jìn)入視頻并“觸摸”到視頻里的物體。

Cinema 3D 電影顯示器

來(lái)自CSAIL和以色列魏茲曼科學(xué)研究所的研究人員制作了一種名為Cinema 3D的電影顯示器，使用特殊鏡頭和鏡子，觀(guān)眾不許佩戴笨重的3D眼鏡就能觀(guān)看3D電影。

能預(yù)測(cè)未來(lái)的算法

CSAIL團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)算法可以預(yù)測(cè)“下一幀”圖像，根據(jù)視頻展示多一張定格圖片，計(jì)算機(jī)能預(yù)測(cè)接下來(lái)圖片中主要物體的動(dòng)作，比如，兩個(gè)人會(huì)擁抱還說(shuō)擊掌等等。在進(jìn)行了600個(gè)小時(shí)的無(wú)標(biāo)簽視頻訓(xùn)練后，團(tuán)隊(duì)用新視頻進(jìn)行了測(cè)試，算法識(shí)別正確率達(dá)43%，高于之前算法的36%。

算法繪制第一張黑洞圖片

就像無(wú)線(xiàn)電穿越墻一樣，黑洞的射線(xiàn)也穿透銀河系成愛(ài)。我們可能永遠(yuǎn)不能看到銀河系中心，因?yàn)槟抢镉刑鄸|西擋在中間。要讓黑洞成像，可能需要一個(gè)直徑10000公里的望遠(yuǎn)鏡，這而地球直徑才不到13000公里。后來(lái)中心采用多個(gè)望遠(yuǎn)鏡同時(shí)提供數(shù)據(jù)，但是依然有很多數(shù)據(jù)空洞，需要這個(gè)叫CHIRP(Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors)的算法來(lái)彌補(bǔ)。用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別視覺(jué)模式，真實(shí)圖片中64像素的方塊遞歸，她用這些特征進(jìn)一步優(yōu)化算法的圖像重建。這一算法在重建原始圖片上通常比之前的算法更好，對(duì)噪音的處理也更好。

健康醫(yī)療技術(shù)

醫(yī)療助理機(jī)器人

機(jī)器人幫助產(chǎn)房的護(hù)士規(guī)劃工作，可建議把病人移到哪里，以及誰(shuí)要做剖腹產(chǎn)。就像很多AI系統(tǒng)，這個(gè)機(jī)器人通過(guò)“看中學(xué)”被訓(xùn)練的。但是研究者還從來(lái)沒(méi)有把這一技術(shù)用于規(guī)劃中作，因?yàn)閰f(xié)調(diào)大量有依賴(lài)關(guān)系的行為是很復(fù)雜的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練系統(tǒng)觀(guān)察人類(lèi)規(guī)劃者做的事，然后和所有可能的行為進(jìn)行對(duì)比。這樣它具備了可以動(dòng)態(tài)響應(yīng)從沒(méi)見(jiàn)過(guò)的新?tīng)顩r的規(guī)劃能力。

計(jì)算機(jī)識(shí)別MRI影像胎兒器官

MIT和波士頓兒童醫(yī)院、麻州醫(yī)院的研究者，提出算法識(shí)別核磁共振掃描中胎兒器官，以更好地評(píng)估胎兒健康，讓醫(yī)生從動(dòng)態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像中解脫出來(lái)

無(wú)線(xiàn)設(shè)備EQ-Rado識(shí)別情緒

無(wú)線(xiàn)設(shè)備EQ-Rado通過(guò)測(cè)量呼吸和心律檢測(cè)情緒，可分辨你是興奮、高興、生氣還是悲傷。EQ-Radio發(fā)射無(wú)限信號(hào)到人體，檢測(cè)反射過(guò)來(lái)的信息，用算法進(jìn)行心律抽取和分析。

算法、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)

Polaris 系統(tǒng)提高網(wǎng)頁(yè)加載速度

當(dāng)你輸入網(wǎng)址，你的瀏覽器并不知道網(wǎng)頁(yè)是什么。瀏覽器必須獲取“對(duì)象”HTML文件、Javascript、圖片等才能加載網(wǎng)頁(yè)，但是每個(gè)“對(duì)象”可能相互之間有所依賴(lài)，所以瀏覽器必須等待一些有依賴(lài)的對(duì)象，謹(jǐn)慎的進(jìn)行加載。但是Polaris自動(dòng)根據(jù)所有對(duì)象之間的關(guān)系，這些可以在一個(gè)單獨(dú)頁(yè)面列下來(lái)。比如它發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)對(duì)象從另一個(gè)對(duì)象那里讀取數(shù)據(jù)或者更新值的時(shí)候，它用詳細(xì)的關(guān)系日志為網(wǎng)頁(yè)創(chuàng)建一個(gè)依賴(lài)關(guān)系圖。

分析蟻群行為創(chuàng)建更好的網(wǎng)絡(luò)通信算法

CSAIL的一個(gè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析蟻群行為創(chuàng)建更好的網(wǎng)絡(luò)溝通算法，可應(yīng)用于例如：社交網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人群的集體決策。螞蟻超級(jí)擅長(zhǎng)估算附近其它螞蟻的密度。這個(gè)能力在幾個(gè)溝通行為中扮演重要角色。

訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解釋決策

近年來(lái)，人工智能研究中效果最好的系統(tǒng)被認(rèn)為是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是"黑箱“。訓(xùn)練之后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也許很擅長(zhǎng)數(shù)據(jù)分類(lèi)，但是連它的創(chuàng)造者都不知道為什么?視覺(jué)數(shù)據(jù)方面，有時(shí)候可能自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)確定哪個(gè)數(shù)據(jù)特征讓升級(jí)網(wǎng)絡(luò)做出反應(yīng)，但是文本處理的系統(tǒng)更不透明。

為了解釋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的決策，CSAIL研究者把網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)模塊。第一個(gè)模塊提取訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的文本片段，文本片段根據(jù)它的長(zhǎng)度和連貫性打分。然后被傳給第二個(gè)模塊，這個(gè)模塊做預(yù)測(cè)和分類(lèi)。如果第一個(gè)模塊提取了三個(gè)詞，第二個(gè)模塊，把他們跟正確的評(píng)分對(duì)應(yīng)，這樣系統(tǒng)就像人類(lèi)一樣知道評(píng)判的原則。

數(shù)據(jù)安全

網(wǎng)絡(luò)安全峰會(huì)

CSAIL 舉辦了一次網(wǎng)絡(luò)安全峰會(huì)，召集了來(lái)自學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的技術(shù)人員，以及政府相關(guān)人士，演講人包括美國(guó)國(guó)家安全局局長(zhǎng) Michael Rogers 和聯(lián)邦調(diào)查局副局長(zhǎng) Andrew McCabe。

匿名網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) Riffle

研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的匿名網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) Riffle，能夠使用較少的帶寬在匿名用戶(hù)之間傳輸大文件。目前廣泛使用的匿名網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是 Tor，但它本身有一些漏洞，甚至被FBI盯上用于追捕罪犯。Riffle 修補(bǔ)了Tor的一些漏洞，在對(duì)抗黑客監(jiān)聽(tīng)方面有著更好的安全性。

預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)攻擊系統(tǒng) AI2

深度學(xué)習(xí)系統(tǒng) AI2 能夠在一些人類(lèi)輸入的幫助下預(yù)測(cè)85%的網(wǎng)絡(luò)攻擊。