科技飛速發展,機器人技術正以前所未有的深度和廣度融入人類生活,人工智能(AI)技術應用帶來的資訊安全問題也日益凸顯。澳門大學人工智能與機器人研究中心憑藉深厚的跨學科底蘊,從材料創新、算法突破到系統治理屢創先河,為未來人機共融和數字安全描繪出嶄新藍圖。
仿生技術賦能微型機器人
澳大科技學院機電工程系助理教授、人工智能與機器人研究中心鍾俊文和李奕雯帶領團隊分工合作,從智能控制與材料創新兩個維度協同研發並改良微型機器人。鍾俊文教授從自然昆蟲的身體結構與運動模式中獲取靈感,開發出仿生結構,以及非線性運動控制技術。他與團隊結合輕量化具身智能算法,實現厘米級機器人在複雜廢墟環境中亦能高速、靈活且自主地搜索與探測。鍾教授表示:「傳統微型機器人在地震廢墟、管道內部等空間具有一定的作業困難,我們的研究對症下藥,成功提升微型機器人在非結構化的狹小空間的資訊感知和運動控制能力。」
李奕雯教授團隊則研發出高性能仿生水凝膠肌肉,配合嵌入式3D打印技術,製造高精度軟體驅動器和感測器,提升傳統機器人的結構多樣性與功能集成。李教授解釋道:「常見的仿生水凝膠以傳統冰模板法塑形,結構有限,我們利用慢速冷凍誘導冰晶平行於冷源生長,成功構建出與椎間盤、血管等生物組織相似的環向纖維結構水凝膠,並構築了高性能水凝膠氣動夾爪、驅動器以及無線仿生機器魚,具有高驅動力和長期作業的能力。我們還通過打印技術賦予軟體機器人仿生變色、觸覺感知和人機交互能力。」
簡而言之,鍾教授團隊的研究為機器人賦予「大腦」和「肢體」,使其在複雜環境中得以智能控制自身,又能敏捷適應工作環境。李教授團隊研究所構建的物質基礎,相當於為機器人打造更先進、更靈巧、功能更豐富的「肌肉」與「皮膚」。團隊分別指向不同層面的瓶頸,實現材料創新到智慧自主的突破,亦將繼續著重開展真實應用場景的測試,綜合提升微型機器人的性能。
跨尺度提升機器人感知實力
同屬人工智能與機器人研究中心的澳大機電工程系教授徐青松,致力於實現跨尺度的智慧感知與決策,以此提升機器與物理世界交互的適應性、安全性與精準性。
在這位國際電氣和電子工程師協會會士(IEEE Fellow)的帶領下,其團隊在宏觀層面自主研發了基於柔性傳感技術的力控執行器,使機器人能夠靈敏感知壓力、溫度和滑動,相當於配備了「觸覺」;並進一步開發了具有力控關節的七軸協作機器人原型,其力控精度之高,足以完成移動操作、模擬微創手術等複雜任務。
至於微觀層面,團隊發展了基於AI的視覺伺服與力學模型預測演算法,通過高清顯微鏡圖像進行力感測,可即時推斷微納機器人與細胞之間的相互作用力,使其擁有「視覺」。徐教授表示,「我們搭建了全自動的單細胞注射機器人平台,對斑馬魚胚胎細胞和器官等進行批量、精準的注射操作,成功率提升至95%以上,遠超人工作業水平。」此外,團隊更研發出磁控軟膠囊微型機器人,提出消化道無創精準診療一體化的臨床診療新模式。
在澳大濃厚的跨學科研究氛圍下,徐青松教授團隊將材料、生物力學、控制技術與人工智能深度融合,屢屢突破機器人技術壁壘,為跨尺度柔性機器人研發提供相關理論與模型。團隊正計劃使用腦電訊號控制宏觀柔性機器人,並為微納機器人引入多模態大模型,促進機器人的跨尺度智慧融合與自動化。
全方位建立資訊安全機制
在精進機器人智能與技術的同時,人工智能與機器人研究中心亦積極應對偽造、濫用、盜版等問題,建立安全可靠的AI反詐系統,確保用戶安全。中心成員之一、澳大電腦及資訊科學系周建濤教授帶領團隊系統性攻關,通過兩大路徑建立完整的資訊安全防護機制。
第一個方向是增強真實環境下圖像和視頻取證的可靠性。周教授指出,偽造的多媒體內容主要透過線上社交網絡(OSN)傳播,而此類平台會對內容進行壓縮、縮放、過濾和轉碼,導致內容失真,進而使偽造檢測工具失效。在缺乏OSN信道系統建模的情況下,團隊建立了OSN誘發失真模型,並設計出能在這類失真傳輸環境下仍保持穩定效能的取證技術,顯著提升在實際場景中偵測虛假內容的可靠性。
第二條路徑是透過強化隱私保護與知識產權保障,提升機器學習系統的可信度。團隊嘗試從源頭遏止深偽,開發出隱私保護機制,能防止AI系統編輯或生成涉及敏感個人資料的內容,同時亦研發出AI「指紋」辨識系統,能有效識別出生成式AI系統的身份,有助釐清內容所有權。這些研發成果均能有效強化數字內容治理。
有關研究成果已逐步應用於實際場景,包括與阿里巴巴合作開發文件驗證技術,提升身份與憑證認證的可靠性;與字節跳動協作檢測電商直播場景中產品內容真偽,助力平台治理與消費者權益保護。面對飛速發展的OSN平台和AI技術,團隊持續學習並掌握最新趨勢,確保其系統和算法等與時俱進,維持解決方案的相關性和穩健性。
從實驗室到產業碩果纍纍
澳大學科佈局完整、學術氛圍開放,且配備國際級的高性能計算設備,使人工智能與機器人研究中心得以與不同領域的研究團隊緊密協作。多項前沿科研成果不僅發表在《IEEE機器人學報》(IEEE Transactions on Robotics)、《科學機器人》(Science Robotics)、《科學前沿》(Science Advances)、《自然–通訊》(Nature Communications)、《先進材料》(Advanced Materials)等頂級期刊,在約翰威立(Wiley)、愛思唯爾(Elsevier)、施普林格(Springer)等國際知名出版社出版學術專著,更成功「從實驗室走到產業」。未來,團隊將推動機器人系統走向更自主、更安全、更融合,在全球機器人研究版圖中刻下鮮明的「澳門印記」。