如果真的想让机器人学习一个人类网球运动员,最直觉的办法,是把这个运动员完整地记录下来。从准备姿势开始,到移动、挥拍、击球、回位,再到下一次击球。最好还有大量不同来球、不同落点、不同身体姿态,甚至完整的比赛过程。这样机器人看到的就不只是“手应该怎么挥”,而是一套完整的网球行为。问题是,这样的数据非常难采。更不用说如果目标是人形机器人,人体和机器人本身的身体结构并不一样。人的手臂长度、关节范围、身体重量、肌肉力量都与机器人不同,即使动作捕捉系统准确地记录下一个人的动作,也不能保证机器人能够一模一样地执行。LATENT采取了另一条路。研究团队找来了5名业余网球选手,在一个约3米×5米的动作采集区域里,记录了大约5小时的人体运动数据。这个空间甚至不到标准网球场的一个很小部分。研究人员没有要求球员打完整比赛,而是把注意力集中在网球运动中一些最基础的身体动作上,包括正手、反手,以及侧向滑步、交叉步等移动动作。人类网球动作捕捉 这些动作看起来很碎。一个人向侧面迈两步,一个人完成一次正手挥拍,一个人做一次反手动作。它们并不能拼成一场完整的网球比赛,更谈不上告诉机器人“下一球应该打到哪里”。但研究团队认为,这些碎片仍然包含了一件非常重要的东西:人类在面对网球运动时,是怎样使用自己的身体的。这也是论文所说的“imperfect human motion data”。所谓“不完美”,至少有两个层面。第一,它不够精确。动作捕捉得到的人体运动并不意味着机器人可以毫无修改地照搬,尤其是在手腕等局部动作上,人类数据和机器人身体之间存在明显差异。第二,它不够完整。研究团队收集的是网球基本动作,而不是一套完整的比赛行为。数据可以告诉机器人怎样移动、怎样挥拍,却不会直接告诉它面对不同来球时应该选择什么策略。传统思路很容易把这些缺点看成问题:数据不够准,那就继续采;数据不完整,那就再采更多。LATENT的思路却稍微往旁边走了一步。他们没有试图把这些数据修补成一份“完美的人类网球运动说明书”,而是把它当成一种先验。机器人不需要成为某个具体人类运动员的复制品,它首先需要知道,人类在网球这样的高速运动里,大概是怎样使用身体的。这个区别很重要。因为对于强化学习来说,从零开始探索所有可能的身体动作,代价非常高。一个29自由度的人形机器人,并不是只有“挥拍”和“不挥拍”两个选择。每一个时刻,它都可能改变腿、腰、躯干、肩膀和手臂的状态。如果完全从零开始,它甚至不知道什么样的身体运动算是合理的。人类的动作数据,哪怕只是一些碎片,也可以先给它画出一个大致的边界。这就像一个人第一次拿起网球拍。你不需要先给他一套完整的职业训练课程,他只要知道“人类大概是这样站、这样移动、这样挥拍”,接下来才有可能在不断试错中找到自己的打法。LATENT做的事情,大概可以理解为是让机器人先获得这样的“身体直觉”。