微軟開源系統AirSim

最近，微軟發布了一款最新研究的新工具——AirSim，將供開發人員用于訓練和測試機器人、無人機，以及其他功能設備，讓它們能夠在真實世界中自主、安全地運行。

擁有正常視力的人走在街上，能輕易區分需要避讓的物體，例如建筑物、灌木叢、小臺階和玻璃門等，以及無需避讓的物體，例如行人的影子、玻璃的反光，以及云彩等。在多數情況下，人們也能預計到自己即將遇到什么障礙，例如知道在街角應該注意過往車輛。

上文提到的區分和預計的能力對人而言相對容易，但對于基于人工智能的系統來說還是件難事。這就是為什么自動駕駛汽車、無人機送快遞直至目前仍屬在探索階段的重要原因之一。

而微軟的研究人員們正在努力改變這一點。2月16日，微軟在開源平臺GitHub免費發布了一款最新研究的新工具——AirSim，可以供開發人員用于訓練和測試機器人、無人機，讓它們能夠在真實世界中自主、安全地運行。

微軟聲稱這款模擬器比市場上任何一款模擬器都要先進，不僅可以高度模擬真實飛行場景，連光影、反射的效果都十分逼真。

這款模擬器是由微軟航空信息學和機器人學實驗室基于空中信息技術和機器人技術平臺（Aerial Informatics and Robotics Platform）打造的，團隊稱：“我們希望AirSim可以成為一個AI開發者的平臺，他們可以在這個平臺上試驗深度學習、機器人視覺、加強自動駕駛交通工具的學習算法?！痹搶嶒炇抑铝τ诮⒅悄馨踩淖詣玉{駛飛行平臺。希望通過機械智能、機器人科學，以及以人類為核心的算法，打造出完整安全的自動駕駛飛行模式，覆蓋小型消費級無人機和商用客機。

智能自動駕駛飛行系統將來可應用于精確的農業監測、病原體監測、天氣監測等，飛行監測系統將實現全部數字化連接。

負責該項目的微軟研究員阿西施·卡普爾（Ashish Kapoor）表示，他們希望AirSim能夠推動人工智能的“平民化”，使人們可以放心把開車、送快遞甚至洗衣服等這樣的工作交給機器去做。

“我們的遠景目標是切實創建可以在真實世界中運行的系統”，阿西施·卡普爾說。該項目與許多其他人工智能研究項目的區別之處在于，后者專注于訓練人工智能系統在有明確規則的任務中獲得成功——例如棋類游戲。阿西施·卡普爾表示，微軟AirSim希望幫助研究人員開發更為實用的工具，在安全的前提下幫人們完成日常要做的工作，而不需要用戶耗費太多的資源。

“這就是AI的下一次飛躍，能真正以真實世界的系統為考量?！卑⑽魇たㄆ諣栒f。

模擬現實世界

現在，得益于圖形硬件、計算能力和算法的巨大進步，微軟的研究人員已經可以搭建能夠提供更真實環境視角的模擬器?？罩行畔⒓夹g和機器人技術平臺的模擬器以最新圖形學技術為基礎，可以準確地呈現陰影和光線反射等微妙事物，這給計算機視覺算法帶來了重大改變。

AirSim可以將數據端口開放給用戶，用戶可以在AirSim的平臺上生成深度學習的訓練數據。比如說，訓練中氣壓計、雷達、激光等傳感器生成的數據可以反復應用在訓練中，為開發者們建立算法模型提供了很好的數據基礎。微軟采用最新的Photorealistic技術，讓用戶在虛擬界面中體驗身臨其境的飛行快感。

“如果你真的想讓這種高保真的感知技術發揮作用，就必須用非常逼真的細節來渲染場景，例如要設置日光的晃眼、街上的積水等場景?！蔽④浭紫芯寇浖_發工程師使他隆·沙阿（Shital Shah）說。

由于這種新型模擬器的場景十分逼真，但卻并不是真的，因此研究人員可以放心將它當作一個安全、可靠且廉價的自動系統試驗場。

這有兩個優點：第一，研究人員可以無限次地讓無人機發生“墜毀”，但又不會真正損毀這些無人機。

第二，它允許研究人員更快、更好地進行人工智能的研究，其中包括收集用于構建算法的訓練數據，教導系統做出安全的反應，并進行比如強化學習等需要大量試錯的人工智能研究。

研究人員表示，這款模擬器可以幫助他們更快地實現目標，盡快在幾乎不存在試錯余地的真實場景中開始測試甚至應用他們的系統。

支持智能機器人系統開發

除模擬器外，空中信息技術和機器人技術平臺還包含一個軟件庫，允許開發人員快速編寫代碼，以操控基于大疆和MavLink這兩個時下最流行的無人機。通常情況下，開發人員必須花時間去學習這些獨立的API，并為每個平臺單獨編寫代碼。

研究人員預計不久將在該平臺上添加更多工具，同時他們希望軟件庫和模擬器將有助于推動整個領域的發展。例如，這些工具將可以幫助研究人員開發更高超的感知能力，幫助無人機辨認其所處環境中的各項元素，并將門禁等真正的障礙與陰影等虛假的障礙區別開來。這些感知能力也將幫助無人機理解諸如自己距離某個行人有多遠等更為復雜的概念。

同樣，空中信息技術和機器人技術平臺還可以幫助開發人員在無人機、機器人、自動駕駛等功能裝置的規劃方面取得突破，其目的是協助功能裝置預測即將發生的狀況和如何應對，就像我們人類在穿過街道時預計會有汽車駛過那樣。這種人工智能會密切模仿人類在現實世界中行動的方式，這也是創建可供日常安全使用的現實系統的關鍵所在。

整個平臺設計為可用于需要環境導航的任意類型自主系統?！皩嶋H上，我可以使用同樣的代碼來操控滑翔機或駕駛汽車?！卑⑽魇たㄆ諣柋硎?。

機器人技術的普及化

目前，研究人員在這一平臺上的探索還不到一年的時間，但他們充分利用了計算機視覺、機器人學、機器學習與規劃等領域過去幾十年間積累的經驗。阿西施·卡普爾說，研究人員決定開放該項目的資源，以進一步促進可自主運轉人工智能助手的研發。雖然許多人都相信未來無人機、機器人和汽車能夠自行運轉，但現階段這些系統中的大多數仍然高度依賴人類的指引。

研究人員還注意到，許多機器人學和人工智能研究人員并沒有時間或資源來自主開發這些工具，或者在現實生活中進行此類測試。這也是研究人員決定共享研究成果的另一個主要原因?！拔覀兿Ｍ寵C器人技術人人共享。”阿西施·卡普爾表示。

他們還希望空中信息技術和機器人技術平臺將有助于快速啟動相關協議和法規的標準化，以便規范人工智能助手在真實世界中的運轉。阿西施·卡普爾認為，每個會開車的人都知道要遵循一套標準化的交通規則，例如應在道路的哪一側行車、何時停車避讓行人，以及開車的限速等，但目前還不存在針對人工智能助手的類似標準。

“隨著自主系統日益進入主流，有了微軟提供的這樣一個系統，研究人員就可以開發一些最佳案例且能全面推廣，以提高自主系統的安全性?！卑⑽魇たㄆ諣柋硎荆罢麄€生態系統需要演進”。