RoboCup机器人足球世界杯
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RoboCup:
机器人足球世界杯
什么是
RoboCup?
一个为促进足球机器人的发展而创立的国际性组织
机器人足球世界杯
(RoboCup)
是一个国际
性的研究和教育组织，它通过提供一个标准问题来促
进人工智能和智能机器人的研究。这
个领域可以集成并检验很大范围内的技术，同时也可以作为面
向教育的集成性项目。
在国际性委员会的管理下举行国际性的会议和比赛
为了这个目的，
RoboCup
选择了足球比赛作
为基本的领域，并组织了
RoboCup
：机器人足球世
界杯及学术会议。为了能让一个机器人球队真正能够进行足球比赛，必须集成各种各样的技术，
包
括自治智能体的设计准则、
多智能体合作、
< br>策略获取、
实时推理、
机器人学以及传感器信息融合等。
对一个由许多快速运动的机器人组成的球队来说，
RoboCu
p
是一项在动态环境下的任务。
在
Ro
boCup
的软件方面，
RoboCup
还提供了软件平台以便于研究。
在将足球比赛作为标准问题
的同时，
还会有其它各种各样的努力，
比赛只是
RoboCup
各项活动
的一部分
.
当前
RoboCup
的活动包
括：
学术会议
机器人世界杯
RoboCup
挑战计划
RoboCup
教育计划
基础组织的发展
比赛的组成
不过，
< br>机器人世界杯比赛还是我们各项活动的中心，
在那儿研究者们可以在一起评估研究
进展。
现在，
RoboCup
举行以下比赛：
模拟组比赛
小型机器人比赛
整队小型机器人比赛
，每队包括
11
个机器人
中型机器人比赛
Sony
有腿机器人比赛
(
由
Sony
赞助
)
人形机器人比赛
(
从
2002
年开始，
2002
年前可能会有演示
)
遥控机器人比赛
< br>(
即将公布
)
RoboCup
评论员系统演示
为什么要有
RoboCup?
推动科学进步
我们的
意图是通过提供引人瞩目但又非常困难的挑战，
将
RoboCu
p
作为促进人工智能和机器人
学研究的工具。促进研究的有效途
径是制定一个长期目标，而不拘泥与某一特定应用。当这个目标
完成时，将产生巨大的社
会影响，这就可以称之为重大挑战计划。建造一个会踢足球的机器人本身
并不能产生巨大
的社会和经济影响，但是这种成功的确会被认为是这个领域的重大成果。我们把这
种计划
称为划时代的计划。
RoboCup
既是一个标准问题，也是一
个划时代的计划。
梦想
我们提出的
RoboCup
的最终目标是：到
21
世纪中叶，一支完全自治的人形机器人足球队应该
能在遵循国际足联正式规则的比赛中
，战胜最近的人类世界杯冠军队。
我们提出的这个目标是人工智能与
机器人学今后
50
年的重大挑战。从现在的技术水平看来，
这个目标可能是过于雄心勃勃了。但是，我们相信，重要的是提出这样的长期目标并为之而奋
斗。
从莱特兄弟的第一架飞机到阿波罗计划将人类送上月球并安全返回地球只花了
50
年。同样，从数
字计算机的发明到深蓝击
败人类国际象棋世界冠军也只花了
50
年。我们已经意识到，建
立人形机
器人足球队需要大致相当的时间及很大范围内研究人员的极大努力，这个目标是
不能在短期内完成
的。
划时代的计划
目标
阿波罗计划
送一个宇航员登陆月
球并安全返回地球
系统工程，航空学，
各种电子学等
遍布各处
计算机国际象棋
开发出能战胜人类国
际
象棋世界冠军的计算机
搜索技术，并行算法和并
行计算机等
各种软件系统、大规模并
行计算机
RoboCup
开发出能象人类那样踢球的
足球机器人
实时系统，
分布式协作智能体
等
下一代人工智能，
现实世界中
的机器人和人工智能系统
技术
应用
一个成功的划时代计划必须完成一个非常引人注目而且能引起
广泛关注的目标。最成功的例子
是阿波罗太空计划。在阿波罗计划中，美国制定了“送一
个宇航员登陆月球并安全返回地球”的目
标。目标的完成本身就是一个人类的历史性事件
。虽然送什么人登上月球带来的直接经济收益很小
(
公正的讲，
阿波罗计划是计划获得“国家声望”
，并展示对前苏联的技术优势。即便如此，几个宇<
/p>
航员在月球登陆也没有带来直接的军事优势
)
。
为达到这个目标而发展的技术是如此重要，
以至于成
了美国工业强大的技术和人员基础。划时代计划的重要问题是设定一个足够高的目标，才能取
得一
系列为完成这个任务而必需的技术突破，同时这个目标也要有广泛的吸引力和兴奋点
。另外，这些
完成目标所需的技术必须是可以成为下一代工业基础的技术。
在阿波罗计划中，实际的目标远不止送个人上月球。
(
阿波罗计划：
“这是一个人的一小步，人
类的一大步”
。
举国上下的努力使宇航员<
/p>
Neil Armstrong
在登上月球表面，
实现这个与人类历史一样
久远的梦想时能说出这句话。但是阿波罗计划的目标已
经超过了让美国人登陆月球并安全返回地
球：创立了满足太空中其它国家利益的技术；为
美国在太空留下英名；开始对月球的科学探索；提
高人类在月球环境中的能力。
)
在
RoboCup
< br>中，最终目标是“开发一支能战胜人类世界冠军队的机器人足球队”
。
(
更适当的目
标是“开发一支能象人一样踢球的机
器人足球队”
)
不用说，最终目标的实现需要几十
年的努力，如果不是几个世纪的话。根据现在的技术水平，
是不可能在短期内完成这个目
标的。然而，这个目标可以很容易的创立一系列方向对头的子目标。
对任何雄心勃勃或过
于雄心勃勃的计划来说，这种途径是较普遍的。在美国太空计划中，完成载人
轨道飞行的
Mercury
计划和
Gemini<
/p>
计划就是阿波罗计划的前导。
RoboCup
第一个要完成的子目标
是“创建真实的和软件的机器人足球队，在修改过的规则下很
好的踢球”
。即使完成这个目标都会
毫无疑问的产生能影响很大
范围工业的技术。
人工智能和机器人学中新的标准问题
RoboCup
的另一方面是这样一种观点：
RoboCup<
/p>
是一个标准问题，可以用来评价各种不同的理
论、算法和体系结构
。计算机国际象棋是一个典型的标准问题。各种搜索算法可以在这个领域中评
价和发展。
随着最近深蓝的成功，按照正式规则击败人类的顶尖高手
Garry
< br>Kasparov
，计算机国际
象棋的挑战已经到了残局
。计算机国际象棋作为一个标准问题的成功，主要原因之一是清楚的定义
了进展的评价。
研究进展可以用系统的棋力来评价。一个挑战必须能够鼓励一系列为下一代工业而
发展的
技术。我们认为
RoboCup
可以做到这一点。
以下是计算机国际象棋与
RoboCup
的领域特征的不同：
环境
状态改变
获取信息
传感器信息
控制方式
国际象棋
静态
回合制
完全
符号式
集中
RoboCup
动态
实时
不完全
非符号式
分布
人工智能和机器人学的教育
Robo
Cup
教育计划着眼于使用
RoboCup
来建立各种教育计划，例如可以开设以下课程：
RoboCup
< br>中的人工智能
(
本科生或研究生课程
)
，
RoboCup
中的机器人学导论
(
本
科生课程
),
RoboCup
中的人工智能程序设计
(
本科生课程
),
多智能体系统
(
研究生课程
),
及
其它
已经开设的以
RoboCup
为基础的课程
:
有：
人工智能程序设计，
Artificial
Intelligence Programming (with RoboCup) by Silvia
Coradeschi
and Jacek Malec, Linkoeping
University, Sweden
自治系统，
Autonomous Systems by
Andreas Birk; Vrije Universiteit Brussel,
Brussels, Belgium
RoboCup
的历史
在人工智能与机器人学的历史上，
1997
年将作为一个转折点被记住。在
1997
年
5
月，
IBM
的
< br>深蓝击败了国际象棋世界冠军，人工智能界四十年的挑战终于取得了成功。在
19
97
年
7
月
4
日，
NASA
的
“探路者”
在火星登陆，
在火星的表面释放了第一个自治机器
人系统
Sojourner
。
与此同时
，
RoboCup
也朝开发能够战胜人类世界杯冠军队的机器人
足球队走出了第一步。
加拿大不列颠哥伦比亚大学的
Alan Mackworth<
/p>
教授在
1992
年发表了题为“
On Seeing Robots
”
的文章，
其中首次提出了机器人足球的思想。他的研究小组还发表了一系列
Dynamo
机器人足球项
目的论文。
1992
年
10
月
，一些日本研究人员在东京组织了一个关于人工智能重大挑战的研讨会，讨论可
能的重大
挑战性问题。这个研讨会对采用足球比赛来促进科技发展进行了认真的讨论。他们进行了
一系列的调查，包括技术上的可行性，社会影响力评估以及财政上的可行性。另外，他们还草拟了
规则和足球机器人和模拟系统的开发原型。通过这些研究，他们认为这个方案是可行的，也是大家
都希望能开展的。
1993
年
6
月，包括浅田埝
(Minoru
Asada)
、
Yasuo
Kuniyoshi
和北野宏明
(Hiroak
i
Kitano)
在内的一些研究者决定创办一项机器人比赛
，暂时命名为
RoboCup J
联赛
(J
联赛是刚创办的
日本足球职业联赛的名字
< br>)
。
然而在一个月之内，
他们就
接到了绝大部分是日本以外的研究者的反应，
要求比赛扩展成一个国际性的项目。
于是，
他们就将这个项目改名为机器人世界杯，
简称为
RoboCup
。
在这次讨论的同时，一些研究人员已经将足球比赛作为他们的研究领域。例如，电子技术实验
室
(ETL
，
日本政府的一个研究中心
)
的
松原仁
(Itsuki
Noda)
正在用足球进行多智能体
(multi-agent
)
的
研究，
并已经开始开发一个专用的
足球比赛模拟器。
这个模拟器后来成了
RoboCup
的正式足球服务
器。大坂大学的浅田埝
(Min
oru Asada)
的实验室、卡内基
--
< br>梅隆大学的
Manuela Veloso
教授和她的学
生
Peter Stone
也已经开始
研究足球机器人。没有这些先行者的参与，
RoboCup
就不
可能产生。
1993
年
9
月，
RoboCup
第一次发表公告，并草拟了明确的规则。于是，在很多会议和研讨会上
进行了
关于组织和技术问题的讨论，包括
AAAI-94(
美国人工智
能联合会会议
)
，
JSAI(
日本人工智能
学会
)
座
谈会以及其他机器人界的会议。同时，松原仁
(Noda)
在<
/p>
ETL
的小组宣布了
Soccer
Server
v0(LISP
版本<
/p>
)
，为进行多智能体系统研究而开发的第一个足球领域的开放系统
模拟器，后来又通过
Web
发布了
1.
0
版本的
Soccer Server(C++
版本
)
。这个模拟器的第一次公开演示是在
IJCAI-95
。
199
5
年
8
月，在加拿大蒙特利尔召开的国
际人工智能会议
(IJCAI-95)
上发表了公告，将在名古
屋与
IJCAI-97
联合举办首届机
器人世界杯足球赛及会议。同时，为了发现与组织大型
RoboCup
< br>比
赛有关的潜在问题，
决定先举办
Pre-RoboCup-96
。
作出这个决定是为了留出两
年的准备和开发时间，
这样研究小组就可以开始开发机器人和模拟的球队，同时也能有时
间筹集研究经费。
1996
年
11
月
4
日
到
8
日，在大坂的国际智能机器人与系统会议
< br>(IROS-96)
上举行了
Pre-RoboCup-
96
。有
8
支球队参加了模拟组联赛，
并展示了参加中型联赛的真正的机器人。虽然规
模不大，但这是第一次将足球赛用于促进
研究与教育的比赛。
1997
年
8
月
25
日
，与第
15
届国际人工智能会议
(IJ
CAI-97)
联合举办的
RoboCup97
在日本
名古屋拉开帷幕，这是第一次正式的
RoboC
up
比赛和会议，获得了巨大的成功。来自美国、欧洲、
澳大利
亚、
日本等
40
多支球队
(
机器人组和模拟组
)
参加
，
5000
多名观众观看了比赛。
19
98
年
7
月
4
日至
8
日，正当世界杯比赛渐入佳境之
时
RoboCup-98
在巴黎举行，来自世界各地的
80
多支球队参
加了比赛，这也成为历史上最大
的移动机器人活动。另外，
1998
年还举办了一系列的其它活
动，如
新加坡的
RoboCup-98
环太平洋系列，加拿大维多利亚的
RoboCup-98
IR
OS
系列，德国
的
VISION(
欧洲最大的计算机视觉国际会议
)RoboCup-98
，
RoboCup-98
日本公开赛，
Autonomous Agent 98
上的
R
oboCup
模拟组演示，
AAAI-98
移动机器人比赛和展示。
RoboCup-99
将于
1999
年
7
月
30
日至
8
月
6
日在瑞典斯德哥尔摩和第
16
届国际人工智能会议
(IJCAI-99)
联合举办，以后还将举办
RoboCup-2000(
澳大利亚墨尔本
)
、
Rob
oCup-2001(
暂定美国西
雅图
)
、
RoboCup-2002(
日本
)
等比赛。
机器人
足球正以一种高技术对抗的形式赢得学术界的认同。一些学术刊物如
Artificia
l
Intelligence
Journal
、
AI
Magazine
、
Applied
Artificial
Intelligence
、
Advanced
Robotics
Journal
、
The
Journal on Robotics and Autonomous
System
、
The International
Journal of Intelligent Automation and Soft
Computing
等都出版了机器人足球专辑。
一些
有影响的国际学术会议如
IJCAI
、
IROS
、
Agent
、
ICMAS
、
AAAI
研讨
会、
JSAI
研讨会等也都安排了这方面的专题讨论。
一年一度的
RoboCup
也同时召开学术
会议，推动相关学科的进展。可以预料，有朝一日机器人足球会因为它的娱乐性、观赏性，以
及高
技术挑战性，不仅有助于科研与教学的进展，也会形成相当数量的需求与产
业，从而长盛不衰，
不断开创新的局面。
RoboCup
组织
RoboCup
联盟
瑞士