本书阐述了具身智能的科学基础、核心框架与关键技术,涵盖从生物学启示、控制论原理,到环境建模、运动控制、决策规划及终身学习全链条内容。
1.本书为你弥补理论与实践的鸿沟,系统阐述具身智能如何从生物学和控制论中汲取灵感,是理解下一代AI趋势的案头手册。
2.通过强化学习、虚实融合等前沿技术详解,助你系统掌握让机器人在动态世界中感知、决策与行动的核心方法与工程实践。
3.突破传统AI的“纯脑”视角,带你进入“身体与环境紧密耦合”的智能新范式,为机器人学和人工智能研究提供独特而深刻的洞察。
4.不仅描绘技术蓝图,更深入探讨安全、伦理与硬件瓶颈等现实挑战,为研究者与工程师应对未来复杂性提供了前瞻性的思考框架。
1 具身智能的科学渊源
1.1 从笛卡儿到具身性革命
1.2 生物学启示:动物智能的适应性
1.2.1 章鱼的“分布式智能”与触手自主性
1.2.2 昆虫的“机械智能”
1.2.3 被动猫与主动猫实验
1.2.4 形态学预适应的深层机制
1.3 控制论与动力系统理论
1.3.1 反馈循环的定义
1.3.2 反馈循环的基本类型
1.3.3 反馈循环的组成要素
1.3.4 层级化反馈网络
1.3.5 反馈机制
参考文献
2 具身智能的核心框架
2.1 感知-行动循环:智能的动态基石
2.2 具身性与环境耦合
2.2.1 身体物理属性的认知
2.2.2 环境要素的感知与利用
2.2.3 身体物理属性与环境的动态耦合
2.3 具身学习与决策推理
2.3.1 身体经验对认知模式的塑造
2.3.2 处理长期规划的能力
2.4 具身智能的整体框架
2.4.1 感知与建模
2.4.2 认知与决策
2.4.3 控制与行动
2.4.4 环境与具身
2.5 具身智能大模型
参考文献
3 环境动态建模与预测
3.1 不确定性感知的概率方法
3.1.1 环境不确定性的来源
3.1.2 概率方法的基本特征
3.1.3 贝叶斯滤波理论框架
3.1.4 基于贝叶斯滤波理论的实现方法
3.2 物理引擎与实时仿真
3.2.1 物理引擎的设计原则
3.2.2 机器人环境交互的预训练机制
3.2.3 物理引擎驱动的Sim2Real迁移技术
3.2.4 应用案例分析:以NVIDIA PhysX为例
3.2.5 挑战与未来研究方向
3.3 虚实结合训练场
3.3.1 混合训练模式的兴起
3.3.2 混合训练的核心架构
3.3.3 混合训练的技术优势
3.3.4 混合训练的典型应用场景
参考文献
4 情境理解与具身表征
4.1 具身语义:身体约束下的行为概念形成
4.1.1 基于时空关系建模的符号接地
4.1.2 基于动作空间离散化的表征学习
4.2 空间推理与物理直觉
4.3 多机器人通感与共感
参考文献
5 运动控制与身体动力学
5.1 仿生运动学:从双足步态到飞行稳定
5.1.1 人形机器人的双足步态仿生
5.1.2 无人机的飞行稳定仿生
5.2 肌肉-骨骼协同的能量优化
5.2.1 生物肌肉-骨骼系统的能量利用机制
5.2.2 仿生驱动系统:气动人工肌肉
5.2.3 电机驱动系统的能效
5.3 实时容错控制
5.3.1 分层容错控制系统架构与预测模型理论基础
5.3.2 预测模型在容错控制中的应用
参考文献
6 任务导向的具身决策
6.1 物理约束下的行动规划
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