中大机械与自动化工程学教授 刘云辉农民子弟变机械人专家

2020-06-15
[导读 ] 香港中文大学机械与自动化工程学教授刘云辉专门製作医疗及工业用途机械人。(吴楚勤摄)香港中文大学机械与自动化工程学教授、天石机器人研究所所长刘云辉教授来自湖南农民家庭,八十年代到「机械人王国」日本求学,……
中大机械与自动化工程学教授  刘云辉农民子弟变机械人专家

香港中文大学机械与自动化工程学教授刘云辉专门製作医疗及工业用途机械人。(吴楚勤摄)

香港中文大学机械与自动化工程学教授、天石机器人研究所所长刘云辉教授来自湖南农民家庭,八十年代到「机械人王国」日本求学,继而投入机械人的研发与製造之路。

他和团队主要研究「医疗及工业用途」机械人,其中以「视觉导航智慧搬运机器人系统」最为成功,实现工厂或仓库货物的自动搬运,解决人手不足问题,此外亦研发出功能性内镜鼻腔手术的内窥镜辅助操作机械人。

儘管人工智能发展迅速,可能威胁人类饭碗和感情,但他认为最终决策权仍在人类,机械人不能代替。

刘云辉教授一脸凛然正气,身为机械人和自动化领域国际着名学者,原来他来自农村。1965年,刘云辉出生于湖南省湘西土家族苗族自治州永顺县一个农民家庭,四兄弟姊妹中,他排第二。

他形容:「湖南西部的湘西土家族苗族自治州临近张家界,我在乡村地区长大,生活非常简单,经常上山玩,由于正值中国文化大革命,我们基本不念书,主要帮家庭干活。」

家中务农,升上中学他才有机会接触科学相关知识。「刚上中学几天就见证历史转变,文革完结,毛泽东去世,四人帮倒台,学校慢慢回复正轨,1977年我才认真读书。」

乡村小子要出头不简单,但他笑言没什幺奋斗经验,而且自己不是特别努力的人,唯独记忆力不错,没怎样温习就考到好成绩,是家中第一个大学生。他回忆说:「本来想毕业后当老师,但待在小地方很闷,想想不如读大学。」

他顺利考入北京理工大学,出席大学一个讲座,初次接触机械人资讯,燃起他的兴趣。八十年代,日本不但流行机械人动画,也是机械人发展最快速的国家,吸引刘云辉到日本求学。

中大机械与自动化工程学教授  刘云辉农民子弟变机械人专家

刘云辉(箭嘴)致力研发机械人及培育下一代,图为他与学生摄于中文大学天石机器人研究所。(受访者图片)

1986年他赴大阪大学攻读硕士课程,遇上国际着名的机械人专家有本卓教授,亦是他的导师,让他获益良多。「他是很出色的学者,非常聪明,但很严格。他教晓我很多东西,譬如创意性思维、如何评价发明好坏,让我茅塞顿开,想法跟从前不一样。」

1992年,他考获东京大学应用数学与资讯工程博士学位,由于研究成果出众,获日本国立电子技术综合研究所罗致,成为研究科学家,是日本第一批外国公务员。

他回忆:「当时日本社会在逐渐改革,愈来愈多外国人到日本工作,我主要负责科学研究和发明,团队也有中国人、美国人等。然而日本文化很不同,做事非常严谨认真,兼顾许多事情,很辛苦。唯一好处是上班时间灵活,没有OT,都是自己分配时间。语言方面没问题,我到日本前曾于东北长春学习一般简单日语。」

在日本求学及工作了10年,他忽然想到:为何不回中国发展和贡献?

1995年,他到中大出任机械与自动化工程学教授。「香港正是中国人的地方,当时香港中文大学致力发展机械人,于是前来看看,结果一待就24年,是逗留最长时间的一个地方。」

他来港多年,已习惯和融入本地生活,「识听广东话,会讲少少」。在香港和日本两地工作的分别是:「以前非常自由, 现在更加自由,因为可以把创意变成实物,改变社会。」

中大机械与自动化工程学教授  刘云辉农民子弟变机械人专家

大学年代的刘云辉。(受访者图片)

刘云辉除了教书,亦积极支持和开展机械人技术的产业化,创立了「未来机器人有限公司」,亦是香港创新科技署和香港科学园的重点资助企业,专注于工业车辆视觉无人驾驶技术的研发和应用。

他和团队主要研究「医疗及工业用途」机械人。在机器人抓取理论、机器人定位、自适应控制、机器人视觉反馈控制等领域做出了重要贡献。同时他亦发表了200多篇论文,2013年被评为Thomson Reuters(SCI数据库管理机构)工程界被引用最多的作者,更多次获得国际专业期刊和国际会议优秀论文奖,申请和授权发明专利20多项。

发明专利20多项

刘云辉的代表作品是他花了5年时间、和团队研发的「视觉导航智慧搬运机器人系统」(详见另稿),为物流产业注入新动力。「现时人们喜欢到电子商务平台如阿里巴巴购物,需要非常有效率的物流。」他停一停再说:「去年阿里巴巴『双11节』收到超过10亿个包裹订单,创下新高,一想到如何把包裹尽快处理及寄出,就促使很多发明念头产生。」

他以创新的方法给予机械人视力编好程式,让机械人可独立操作,进行自主定位、运动控制及障碍物躲避,实现工厂或仓库货物的自动搬运,解决人手不足问题。「譬如香港机场经常找不到物流工人,聘请30名工人,往往只请到20名,现时在机场合作做测试,看看成果怎样。」

他和团队的发明,除了应用于工厂、 仓库,甚至成为手术室内的辅助医生。访问当天,他身后是一台应用于功能性内镜鼻腔手术的内窥镜辅助操作机械人,设计以机械人协助医生在手术中操纵内窥镜,提供免手控制接口以减少医生的操纵负担,提升手术时操作内窥镜的持久稳定性。

「目前应用在香港威尔斯亲王医院, 同时间我们跟德国一间公司谈license(特许授权)生产事宜。」他强调,机械人是用来协助上班族,而非取代。「利用机械人系统替病人做鼻腔手术是辅助,目前手术全面自动化还有难度。」

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刘云辉(右四)早年在日本生活时跟友人在樱花树下野餐。(受访者图片)

长者看护机械人

他指另一个有望临床试验的机械人,负责辅助腹腔镜子宫切除手术。手术中需要翻动子宫,让医生找出要切除的组织,以进行子宫切除。目前的做法是由助手协助,用工具将子宫定位在适当的角度,不过这个辅助工作不容易,手术需时3小时,有助手甚至在过程中睡着。

另一方面,内地和香港人口老化,独居长者愈来愈多,他跟一间公司合作研究长者看护机械人,不过签了保密协议,暂时未能透露太多具体细节。

「我们跟中大老人研究所合作,分析长者每天行为,例如在家每天睡多少、坐多少时间,当然有时老人家的规律会变,根据他们走动、吃药、看电视等行为进行研究,收集更多数据。我也跟一些老人家聊过,知道他们主要问题都是孤独。虽然市场有很多类似跟人聊天的机械人,但说话能力有限,不像真人交流,老人家玩一两天,可能觉得新鲜,隔几天会闷,毕竟人跟智能机械人不能相比。」

他认为,香港是物流产业很重要的地方,他主力发展「工业用途」机械人,协助物流发展。其次是跟医学院合作,研究医疗用途机械人,是他的两个大方向。香港政府由2015/2016学年开始推行STEM教育,推动中小学发展STEM,从小培训具潜力的专才,让创新及科技产业成为社会发展一大动力。

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刘云辉常分享研究经验。(受访者图片)

「目前很多研究生都是内地人,过去几年,香港最赚钱的行业仍然是金融业,很多学生都选择修读这种赚钱科目, 毕业后投身银行界,除非有兴趣的人,才会报读我们这一科。我们不时鼓励人读硕士、博士生,但不够外国人报读机械工程那幺普遍。香港最大挑战是人才不足,优秀人才特别难找,亦难留在香港, 不是被外国大公司挖走,就是走到大湾区发展。不过,我相信慢慢会有变化,因为香港的机械人发展前景仍有优势。」

随着人工智能的发展,以往薪高稳定的行业,譬如银行业不断传出裁员。「A.I.负责简单的工作,不过取代人类仍然需要很长时间和过程,不是大家想像那幺厉害,毕竟机械人能力有限,分析、决策能力仍然是靠人。」

什幺职业最难被A.I.取代?「设计比较难,或者是需要创意的工作及一些讲求传统手艺的行业都难以取代,外科手术医生也是难以代替的岗位。虽然外国有机械人写歌曲歌词,毕竟A.I.创作力不好。」

电影《触不到的她》提到男主角失恋后不想跟人接触,于是买一个A.I.软件为伴并爱上「她」。这会成为事实吗?「有可能,但仍有很长的路。正如日本人製作出机械人做太太,只是toy,很难交流,都是那句,机械人暂不能取代人类。」

他和太太育有两个儿子,大儿子25岁,在威尔斯亲王医院当外科医生,与他亦有合作,为其研发项目提供医学专业意见。小儿子今年19岁,在加州大学洛杉矶分校(UCLA)修读电脑科学,可见虎父无犬子。

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刘云辉小档案

年龄:54岁
出生地点:湖南省永顺县
学历:北京理工大学力学工程学士、日本大阪大学机械工程硕士、日本东京大学应用数学与资讯工程博士
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撰文:林艳虹

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