一、教育机器人：陪伴孩子健康快乐成长

当今世界,科技发展日新月异。机器人技术作为20世纪以来最具创造性的伟大发明之一,在工业制造、公共服务等方面发挥着越来越大的作用,是一个国家科学技术水平和工业技术水平发展的重要标志。2016年3月,谷歌人工智能计算机程序“阿尔法围棋”(AlphaGo)以三比零的成绩完胜世界围棋冠军李世石,使得人们对人工智能和机器人的关注度持续高涨。^[1]

机器人可看作是人工智能技术的一个载体。作为一种机器装置,它可以通过某种程序控制,自主地完成某类工作任务。机器人最早应用于汽车制造业,由于早期汽车制造具有产量大、生产一致性高、对精度要求不太苛刻等特点,正好需要机器人这类不知疲倦、适合机械化生产的“工具”来辅助生产。机器人也重点应用于一些高危行业,比如建筑业,其目的是代替或者辅助施工人员从事一些高危工作,降低工作强度和工作风险,尽可能地保障施工人员的安全。随着人工智能等各项技术的发展和成熟,目前机器人已逐渐被应用到安保、教育、服务、医疗等领域。

随着我国二胎政策的全面放开,每年新增婴儿数预计将达到2 000万以上。然而,许多年轻父母常常忙于工作而无暇照顾孩子。尤其是在城市,为了完成固定的业绩考核,这些父母不得不经常熬夜加班、接待应酬,每天与孩子交流接触的时间严重不足。但陪护和教育孩子是父母们普遍重视的事情,在工作和陪伴孩子两者不可兼得时,父母往往会通过一些其他的途径和方式来解决,弥补对孩子陪伴不足的遗憾。比如,为孩子购买点读机、学习机之类的“玩具”来陪伴其学习与成长。在这种契机下,借助于人工智能技术的春风,机器人在儿童市场打开了一道缺口,儿童机器人应运而生。

目前,市场上专门针对儿童设计的机器人种类繁多,但其核心技术和功能都相差无几。在核心技术上,儿童机器人主要采用了人工智能、机器学习、语音识别、仿生技术等几大核心技术。

人工智能是机器人的核心技术之一。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术,以及应用系统的一门新的技术科学。将人工智能赋能在机器人身上,实质上就是将人的一些思维、语言交流能力、行为能力等表征在机器人身上,通过机器的“人化”来实现与人的沟通交流和互动。人与机器人最大的区别就在于,人是一个能够完全自主独立思考、决策、行动的“活体”,而机器人则是一个具备部分人的思考能力、半自主决策以及行动能力的“机械化个体”。为什么这里要用“部分”“半”等词语来形容机器人呢?其实,主要原因就在于机器人的这些思考能力和行为能力都是通过人工智能技术对人的思维、智能等的一种模拟和学习。就目前而言,其智能化程度还远远达不到真正的人的智能,因而我们说它是一个具备部分人的智能的机械体。

机器学习专门用于研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能,是人工智能的子领域,同时也是人工智能技术的核心。^[2] 将机器学习技术与计算机结合是机器人模仿、学习并具有智能的根本途径。

语音识别即机器自动语言识别。语音识别技术以语音为研究对象,通过编码技术把语音信号转换为文本或命令,让机器能够理解人类语音,并准确识别语音内容,实现人与机器的自然语言通信。^[3] 自然语言作为机器人与人之间信息交互的手段之一,在人机互动的过程中起着至关重要的作用,充当着“人机对话”的桥梁。

仿生技术则主要是指将人的外形、技能等“克隆”到机器人身上,使机器人尽可能地做到外形结构、大致功能与人相近。人形机器人便是仿生技术应用的一个典型。在目前的市场上,很多科技巨头公司不仅注重机器人功能结构的完善,也十分注重机器人外观形态的完美。采用了仿生技术的机器人可以模仿人类跳舞,或者是做一些跳、扭、摆手、旋转、下腰等动作,如阿尔法跳舞机器人。

具备人工智能、机器学习、语音识别、仿生技术等关键核心技术的儿童机器人在儿童的成长过程中扮演着重要的角色。对于低龄儿童来说,儿童机器人不仅仅是一个陪伴儿童一起玩乐的“伙伴”,更是一个启发儿童学习的早教“老师”。从功能上来看,就目前的儿童机器人来说,其主要功能体现在三方面：陪伴、娱乐、教育(如图8-1所示)。

图8-1 儿童机器人的三个主要功能

儿童机器人的陪伴功能不言而喻。因为工作的原因,父母陪伴孩子的时间相对较少。在父母工作或是不在家的时候,儿童机器人扮演着“父母”的角色,从而起到陪伴、守护孩子的作用。当孩子一个人的时候,儿童机器人能够通过程序设定的提示,督促孩子在什么时间该干什么,也能够代替父母帮助孩子解答诸如“大树为什么会落叶”“蝴蝶为什么会飞”之类的“疑难”问题,还能给孩子讲童话故事、寓言故事……时刻陪伴在孩子身边,让孩子不那么孤单。一些儿童智能陪护机器人还具有亲子视频通话的功能,充当着父母与孩子之间的情感纽带。360儿童机器人便是这样一款智能陪护机器人。当孩子想念父母时,就可以通过360机器人与父母通话。基于人工智能云下的人脸识别技术,360儿童机器人还能精确地识别孩子的面部表情,生动记录孩子成长的每一天,自动创作属于孩子的成长小视频。

在娱乐方面,儿童机器人则充当了一个“小伙伴”的角色。亚里士多德说：“人类是天生社会性的动物。”人的社会性就决定了我们每一个人,上至老人下至小孩,都需要参与一些社会活动,比如与人交往、融入集体等。对于儿童来讲,当他们到了一定的年龄段,从进入幼儿园开始,才开始真正广泛意义上的社会交往。在这之前,除了父母家人,从严格意义上来讲,是没有“伙伴”可言的。儿童机器人则扮演了一个“小伙伴”的角色,根据孩子的不同年龄,扮演着孩子的同龄小伙伴。

譬如,科大讯飞推出了一款叫作“阿尔法小蛋”的儿童智能陪伴机器人(如图8-2所示)。阿尔法小蛋智能机器人配备领先的语音识别系统和云端大脑,能够模拟儿童说话的语音、语调及语气。以一个“同龄人”的身份与儿童进行互动、交流,陪儿童聊天、唱儿歌、讲笑话等。更有一些在造型设计上专门为了方便“运动”而设计的机器人。这类机器人大多可以根据儿童的要求做出一些旋转、扭动等基本动作,陪儿童一起玩耍。另外,有一些儿童智能陪护机器人还具备“跳舞”的功能,如巴巴腾智能跳舞机器人等。

图8-2 阿尔法小蛋^[4]

说到这里,你可能会担心,父母不在旁边盯着,这些儿童智能陪护机器人在“跳舞”或者是做出一些动作时会不会伤到孩子呢?事实上,对于这个问题,父母大可放心。与孩子接触的这些陪护机器人都有相应的安全保障。除了具备安全的尺寸外观外,儿童智能陪护机器人的功能也是有安全保障的。所有具备旋转、跳舞等功能的机器人,都具有灵敏的定位探测捕捉技术,能够在“运动”时与孩子保持一定的安全距离,从而避免在移动旋转时磕碰、误伤到孩子。

除陪伴和娱乐两种基本功能之外,儿童智能陪护机器人还有一个最重要的功能,便是教育功能。这也是儿童智能陪护机器人的一个重要价值所在。无论是哪种品牌的儿童智能陪护机器人,它们都拥有一个丰富的教育资源库,内容涵盖数学运算、英汉互译、古诗对词、寓言故事、趣味谜语、成语接龙、百科常识等方方面面,涉及的领域十分广阔。丰富的教育资源和学习内容使得儿童智能陪护机器人在儿童的早期教育、兴趣爱好培养、智能开发等方面发挥着重大作用。

具体而言,儿童智能陪护机器人的教育功能首先体现在对儿童语言表达及交流能力的培养上,在语音对话、智能问答、成语接龙等一系列语音交互过程中,儿童的语言表达及沟通交流能力能得到训练和提升；其次,儿童智能陪护机器人通过讲寓言故事、出趣味谜语、播放音乐等,能从一定层面上启发儿童思考,训练儿童的想象力以及音乐感受能力,从而培养其在学习、音乐等方面的兴趣爱好；再次,通过系列简单的加减法或者是乘除法的运算,可锻炼儿童的思维能力和记忆力；最后,通过“跳舞”,儿童智能陪护机器人的“蹦、跳、旋转”等动作能够很好地训练儿童的注意力及观察力,有助于培养儿童各方面的能力。

总而言之,儿童机器人能够在父母忙于工作的情况下,通过娱乐互动、共同学习等方式陪伴孩子健康快乐成长。同时还能寓教于乐,让孩子在“玩中学”,兼具陪伴、娱乐和教育的功能。

据预测,到21世纪中期,人类将全面进入以智能机器人为代表的智能时代。在一些发达国家,尤其是在美、日、英等国家,机器人已作为一种教学辅助工具应用于教育、教学的过程中。从目前来看,在我国的一些教育辅导机构以及学校教育中,也出现了关于机器人辅助教学方面的探索和案例,譬如,卡仕(Kashi)辅助教学智能机器人、呆呆忆作业辅导机器人等。

卡仕辅助教学智能机器人秉承国际先进技术和STEAM 教育理念,在辅导孩子学习知识、养成良好学习习惯、培养孩子综合素养方面发挥着重大作用。呆呆忆作业辅导机器人则是深圳小忆机器人技术有限公司推出的一款面向儿童的作业辅导机器人。它充分使用了图像检测及识别技术,大大提升了语文字词、英语单词等知识查询以及拍照搜题的效率。同时,还能进行作业批改,针对每个孩子的学习情况,提供个性化的一对一辅导。另外,小忆机器人还可以通过整理作业清单,记录孩子的作业完成情况,将作业状况信息化后推送到家长手机中相关联的微信号,方便家长实时掌握孩子的学习情况。

除此之外,目前市面上比较受欢迎的儿童智能机器人还有小哈智能教育机器人、小帅机器人、布丁豆豆(ROBOO)、小胜机器人、小墨机器人等。

作为儿童产品市场的后起之秀,携带互联网和人工智能的基因,儿童机器人尚处于发展的初级阶段,在智能化程度、交互体验、差异性等方面仍存在不足之处。具体可归纳为以下几个方面。

弱智能化。在人工智能的发展中,大体上可以分为弱人工智能、强人工智能以及超人工智能三个阶段。到目前为止,尚且处于弱人工智能阶段,这个阶段的人工智能只能完成某一项特定的任务或者是解决某一特定的问题。因而,在各种借助人工智能技术运作的机器装置上,也呈现出了阶段性的弱智能化特征。儿童智能机器人虽然在语言交流、常识问答、娱乐互动等方面表现出了对等于人类的智能,但在很多方面尚不能代替人类实现完全的智能化。随着人工智能技术的深入发展,相信“弱智能化”这一问题将逐步得到解决。

交互体验差。目前,应用市场中的儿童智能机器人虽然利用自然语言识别技术基本上能够做到与孩子交流互动,但存在的一个问题是,这些互动只是一些浅层次的、简单的对话。由于儿童机器人本身的智能化程度受到一定的限制,因此在某些深层次、系统程序未涉及的问题上还无法做到无障碍沟通交流,从而导致其交互体验感较差。

差异性不足。当儿童陪护机器人、教育机器人的风口一来,各大科技公司便拼命扎堆,试图在新的市场中占领一席之地。殊不知,儿童智能机器人的研发和生产需要大量技术的沉淀和经验的积累,并不是简单的技术挪用和叠加就能生产出高智能化、优体验感的机器人产品的。现在很多科技公司扎堆生产儿童智能机器人,无异于将原来的点读机、学习机、游戏机、平板计算机等换个包装,稍作改进,迁移到机器人装置中继续使用,或者说是其他同类机器人的改装和套用,行业之间的差异性不足,可替代性太强,容易造成市场饱和。

未来,儿童智能机器人将随着智能技术的升级而更新换代,纵深发展。横向来看,教育机器人是未来教育的重点发展方向。同时,家用机器人、医疗机器人等也是未来生活的重要助手。