機器狗讓病童笑了！史丹佛直擊：理工生把程式語言變有溫度發明

【文／蕭歆諺；圖片／史丹佛大學工程學院提供】

從小喜歡打任天堂遊戲，史丹佛電腦科學教授劉正芸，面對AI影響學術領域，課程從真實世界的痛點入手，讓學生有感，激出發明欲。

影片裡，裝著葉克膜的7歲小女孩正跟著機器狗Pupper起舞，身上插的多色管線隨之晃動。畫面看來讓人不捨，但她臉上卻漾開大大笑容，彷彿一切難題都能迎刃而解。

這段影片並非來自醫學院的課堂，而是史丹佛電腦科學系教授劉正芸，在「建構人工智慧機器人的實作」第一堂課上播放的短片。

這正是她與研究團隊的心血結晶。他們發現，在機器狗的陪伴下，能有效減輕長期住院病童的焦慮，且更願意下床走動。

約半個籃球場大小的教室裡塞了36名學生，所有人都目不轉睛看著這段短片。

劉正芸表示，她想藉此促使學生思考學習的目的，讓他們明白自己所開發的冰冷程式與機器，真的能解決現實世界中的問題。

大型語言模型縮減10年研究時程

從投入電腦圖學領域，到研發出Pupper，是一段橫跨數十年的探索，而AI正施展魔法，把不可能化為可能。

「我小時候花超多時間玩任天堂的遊戲，」回顧學術起點，劉正芸笑稱，因為著迷於電玩畫面，就讀台大資訊工程系時開始接觸電腦圖學，畢業後即前往華盛頓大學攻讀碩博士繼續鑽研。

她的研究關懷隨科技進展一路擴大，從關鍵影格動畫轉向人體動作模擬，因發現後者採用的演算法與機器人移動相近，才投入研究協助改善機器人的動作。

新技術不斷衝擊與革新她的研究領域，近幾年風起雲湧的生成式AI帶來更巨大影響。她評估，大型語言模型（LLM）的出現，讓學者少走10年長路，研究進度明顯加速。

她解釋，過去要機器模擬人類動作的一大挑戰，是機器人學到的技能難以一體適用在所有情境。如機器人在某臥室內學會整理房間，移到客廳後看到陌生物品容易不知做何反應。

大型語言模型賦予它常識與推理能力，機器來到客廳後更知道怎麼行動，研究者不用再像過去一樣細細蒐集大量房間的資訊。

AI帶來的另一項影響，是賦予機器能力以做出反應。機器狗能在辨識病童左右搖晃的動作後跟著擺動，並回答孩童的提問，都有賴AI協助。

不只用AI，更盼學生變創造者

為幫助學生掌握並開發相關技術，劉正芸費盡心思設計課程。

首先，因深知學生必然在社群媒體上已看過各式AI酷炫應用，她特別調整課程結構，第一堂課改從人工智慧的最新技術談起，以勾起他們的熱忱。

這是誘使學生學「枯燥知識」的起手式。

劉正芸提到，她不僅要培育會用AI的學生，還期待他們成為AI工具與應用的創造者。為此，學習線性代數與三維物體轉換等基礎知識仍是必要，但她將這些課程擺在人工智慧課程之後。

其次，因為了解開發機器人會遇到很多巨大挫折，她與研究團隊特別開發對新手友善的硬體模組，讓學生盡可能無痛地從零到一建構AI機器人。

接下來，她深信一對一教學是最好的學習方式，因而在業界捐款支持下，課堂上配有大量助教，每4名學生就有一位助教從旁協助，手把手帶他們摸索並從實作中學習。

她積極引導學生，將最新AI技術導入課堂上要組裝的機器狗中。

去年學生交的期末作品裡，每組機器狗展現不同才藝：追逐綠色光點、隨音樂節奏搖擺、與使用者問答等功能，不一而足。

「我完全愛上這門課，」修過該堂課的電腦科學碩士生法蘭西斯提到，看著手中的硬體零件在組裝下慢慢變成機器狗，融入強化學習、電腦視覺與大型語言模型後變得栩栩如生，能跟真實世界互動，讓他很有成就感。

他們團隊的期末作業即是融入名為「YOLO」的電腦視覺技術，讓機器狗具備辨認發聲人類所在位置與移動的能力，它因此能在特定使用者「Pupper來這裡！」的呼喚下，精準移動到眼前。

法蘭西斯相信，當AI變得更加高效與強大，機器人的能力將出現爆炸式成長。

跨領域理解他人問題，促進創新

但美好前景也衍生出另一個問題：學生該怎麼學，才不會被拋在後頭？劉正芸認為，持續學習和適應變化是兩大原則，學生得樂於擁抱新技術與新工具。

尋求跨領域合作則是學習與研究的最佳指南針。劉正芸解釋，當其他領域專家提出獨特的困擾與需求，能迫使資工背景的學生努力突破既有限制，發揮創意、提出解答。影片裡陪伴病童的機器狗便是因此誕生。

她相信隨著合作過程逐漸深入，解決他人問題的同時，自己也能受益，「最重要的是擁有解決他人問題的心態，」她說。

影片中的女孩如今已挺過心臟移植手術，繼續在機器狗的陪伴下行走復健。有人性加持，AI與機器人的確能化身好助手，更多美好想像，有賴下一代學生繼續探索。

【小檔案】劉正芸

現職／史丹佛大學電腦科學系教授、生技跨領域計劃Bio-X成員

出生／1977年

學歷／華盛頓大學電腦科學博士

經歷／美國國家科學基金會傑出青年教授獎得主、美國電腦圖學與互動設計學院成員

AI心法／尋求跨域合作，致力解決他人問題，能促成更多技術創新

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