中大機械與自動化工程學教授 劉雲輝農民子弟變機械人專家

By on May 30, 2019

本文作者為林艷虹,為《信報》撰寫專欄「訪談錄」。

香港中文大學機械與自動化工程學教授劉雲輝專門製作醫療及工業用途機械人。(吳楚勤攝)

香港中文大學機械與自動化工程學教授劉雲輝專門製作醫療及工業用途機械人。(吳楚勤攝)

香港中文大學機械與自動化工程學教授、天石機器人研究所所長劉雲輝教授來自湖南農民家庭,八十年代到「機械人王國」日本求學,繼而投入機械人的研發與製造之路。

他和團隊主要研究「醫療及工業用途」機械人,其中以「視覺導航智慧搬運機器人系統」最為成功,實現工廠或倉庫貨物的自動搬運,解決人手不足問題,此外亦研發出功能性內鏡鼻腔手術的內窺鏡輔助操作機械人。

儘管人工智能發展迅速,可能威脅人類飯碗和感情,但他認為最終決策權仍在人類,機械人不能代替。

劉雲輝教授一臉凜然正氣,身為機械人和自動化領域國際著名學者,原來他來自農村。1965年,劉雲輝出生於湖南省湘西土家族苗族自治州永順縣一個農民家庭,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臨近張家界,我在鄉村地區長大,生活非常簡單,經常上山玩,由於正值中國文化大革命,我們基本不念書,主要幫家庭幹活。」

家中務農,升上中學他才有機會接觸科學相關知識。「剛上中學幾天就見證歷史轉變,文革完結,毛澤東去世,四人幫倒台,學校慢慢回復正軌,1977年我才認真讀書。」

鄉村小子要出頭不簡單,但他笑言沒什麼奮鬥經驗,而且自己不是特別努力的人,唯獨記憶力不錯,沒怎樣溫習就考到好成績,是家中第一個大學生。他回憶說:「本來想畢業後當老師,但待在小地方很悶,想想不如讀大學。」

他順利考入北京理工大學,出席大學一個講座,初次接觸機械人資訊,燃起他的興趣。八十年代,日本不但流行機械人動畫,也是機械人發展最快速的國家,吸引劉雲輝到日本求學。

劉雲輝(箭嘴)致力研發機械人及培育下一代,圖為他與學生攝於中文大學天石機器人研究所。(受訪者圖片)

劉雲輝(箭嘴)致力研發機械人及培育下一代,圖為他與學生攝於中文大學天石機器人研究所。(受訪者圖片)

1986年他赴大阪大學攻讀碩士課程,遇上國際著名的機械人專家有本卓教授,亦是他的導師,讓他獲益良多。「他是很出色的學者,非常聰明,但很嚴格。他教曉我很多東西,譬如創意性思維、如何評價發明好壞,讓我茅塞頓開,想法跟從前不一樣。」

1992年,他考獲東京大學應用數學與資訊工程博士學位,由於研究成果出眾,獲日本國立電子技術綜合研究所羅致,成為研究科學家,是日本第一批外國公務員。

他回憶:「當時日本社會在逐漸改革,愈來愈多外國人到日本工作,我主要負責科學研究和發明,團隊也有中國人、美國人等。然而日本文化很不同,做事非常嚴謹認真,兼顧許多事情,很辛苦。唯一好處是上班時間靈活,沒有OT,都是自己分配時間。語言方面沒問題,我到日本前曾於東北長春學習一般簡單日語。」

在日本求學及工作了10年,他忽然想到:為何不回中國發展和貢獻?

1995年,他到中大出任機械與自動化工程學教授。「香港正是中國人的地方,當時香港中文大學致力發展機械人,於是前來看看,結果一待就24年,是逗留最長時間的一個地方。」

他來港多年,已習慣和融入本地生活,「識聽廣東話,會講少少」。在香港和日本兩地工作的分別是:「以前非常自由, 現在更加自由,因為可以把創意變成實物,改變社會。」

大學年代的劉雲輝。(受訪者圖片)

大學年代的劉雲輝。(受訪者圖片)

劉雲輝除了教書,亦積極支持和開展機械人技術的產業化,創立了「未來機器人有限公司」,亦是香港創新科技署和香港科學園的重點資助企業,專注於工業車輛視覺無人駕駛技術的研發和應用。

他和團隊主要研究「醫療及工業用途」機械人。在機器人抓取理論、機器人定位、自適應控制、機器人視覺反饋控制等領域做出了重要貢獻。同時他亦發表了200多篇論文,2013年被評為Thomson Reuters(SCI數據庫管理機構)工程界被引用最多的作者,更多次獲得國際專業期刊和國際會議優秀論文獎,申請和授權發明專利20多項。

發明專利20多項

劉雲輝的代表作品是他花了5年時間、和團隊研發的「視覺導航智慧搬運機器人系統」(詳見另稿),為物流產業注入新動力。「現時人們喜歡到電子商務平台如阿里巴巴購物,需要非常有效率的物流。」他停一停再說:「去年阿里巴巴『雙11節』收到超過10億個包裹訂單,創下新高,一想到如何把包裹盡快處理及寄出,就促使很多發明念頭產生。」

他以創新的方法給予機械人視力編好程式,讓機械人可獨立操作,進行自主定位、運動控制及障礙物躲避,實現工廠或倉庫貨物的自動搬運,解決人手不足問題。「譬如香港機場經常找不到物流工人,聘請30名工人,往往只請到20名,現時在機場合作做測試,看看成果怎樣。」

他和團隊的發明,除了應用於工廠、 倉庫,甚至成為手術室內的輔助醫生。訪問當天,他身後是一台應用於功能性內鏡鼻腔手術的內窺鏡輔助操作機械人,設計以機械人協助醫生在手術中操縱內窺鏡,提供免手控制接口以減少醫生的操縱負擔,提升手術時操作內窺鏡的持久穩定性。

「目前應用在香港威爾斯親王醫院, 同時間我們跟德國一間公司談license(特許授權)生產事宜。」他強調,機械人是用來協助上班族,而非取代。「利用機械人系統替病人做鼻腔手術是輔助,目前手術全面自動化還有難度。」

劉雲輝(右四)早年在日本生活時跟友人在櫻花樹下野餐。(受訪者圖片)

劉雲輝(右四)早年在日本生活時跟友人在櫻花樹下野餐。(受訪者圖片)

長者看護機械人

他指另一個有望臨床試驗的機械人,負責輔助腹腔鏡子宮切除手術。手術中需要翻動子宮,讓醫生找出要切除的組織,以進行子宮切除。目前的做法是由助手協助,用工具將子宮定位在適當的角度,不過這個輔助工作不容易,手術需時3小時,有助手甚至在過程中睡着。

另一方面,內地和香港人口老化,獨居長者愈來愈多,他跟一間公司合作研究長者看護機械人,不過簽了保密協議,暫時未能透露太多具體細節。

「我們跟中大老人研究所合作,分析長者每天行為,例如在家每天睡多少、坐多少時間,當然有時老人家的規律會變,根據他們走動、吃藥、看電視等行為進行研究,收集更多數據。我也跟一些老人家聊過,知道他們主要問題都是孤獨。雖然市場有很多類似跟人聊天的機械人,但說話能力有限,不像真人交流,老人家玩一兩天,可能覺得新鮮,隔幾天會悶,畢竟人跟智能機械人不能相比。」

他認為,香港是物流產業很重要的地方,他主力發展「工業用途」機械人,協助物流發展。其次是跟醫學院合作,研究醫療用途機械人,是他的兩個大方向。香港政府由2015/2016學年開始推行STEM教育,推動中小學發展STEM,從小培訓具潛力的專才,讓創新及科技產業成為社會發展一大動力。

劉雲輝常分享研究經驗。(受訪者圖片)

劉雲輝常分享研究經驗。(受訪者圖片)

「目前很多研究生都是內地人,過去幾年,香港最賺錢的行業仍然是金融業,很多學生都選擇修讀這種賺錢科目, 畢業後投身銀行界,除非有興趣的人,才會報讀我們這一科。我們不時鼓勵人讀碩士、博士生,但不夠外國人報讀機械工程那麼普遍。香港最大挑戰是人才不足,優秀人才特別難找,亦難留在香港, 不是被外國大公司挖走,就是走到大灣區發展。不過,我相信慢慢會有變化,因為香港的機械人發展前景仍有優勢。」

隨着人工智能的發展,以往薪高穩定的行業,譬如銀行業不斷傳出裁員。「A.I.負責簡單的工作,不過取代人類仍然需要很長時間和過程,不是大家想像那麼厲害,畢竟機械人能力有限,分析、決策能力仍然是靠人。」

什麼職業最難被A.I.取代?「設計比較難,或者是需要創意的工作及一些講求傳統手藝的行業都難以取代,外科手術醫生也是難以代替的崗位。雖然外國有機械人寫歌曲歌詞,畢竟A.I.創作力不好。」

電影《觸不到的她》提到男主角失戀後不想跟人接觸,於是買一個A.I.軟件為伴並愛上「她」。這會成為事實嗎?「有可能,但仍有很長的路。正如日本人製作出機械人做太太,只是toy,很難交流,都是那句,機械人暫不能取代人類。」

他和太太育有兩個兒子,大兒子25歲,在威爾斯親王醫院當外科醫生,與他亦有合作,為其研發項目提供醫學專業意見。小兒子今年19歲,在加州大學洛杉磯分校(UCLA)修讀電腦科學,可見虎父無犬子。

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劉雲輝小檔案

年齡:54歲
出生地點:湖南省永順縣
學歷:北京理工大學力學工程學士、日本大阪大學機械工程碩士、日本東京大學應用數學與資訊工程博士
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撰文:林艷虹

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