RoboCup 机器人足球世界杯赛及学术大会（ The Robot World Cup Soccer Games and Conferences ）是国际上级别最高、规模最大、影响最广泛的机器人足球赛事和学术会议，每年举办一次。第五届 RoboCup 机器人足球世界杯赛及学术大会（简称 RoboCup-2001 ）于 2001 年 8 月 2 日至 10 日在美国西雅图与 " 第 17 届国际人工智能联合大会 " 同时同地隆重举行。参加本届杯赛正式比赛的共有来自世界 30 多个国家 123 支球队。其中，参加仿真组比赛的共有来自美、日、德等 16 个国家的 44 支球队，它们是从参加预选的 87 支球队中选拔出来的。参加中型组比赛的球队为 18 支，小型组 21 支，四腿组 16 支。另外 24 支队伍将参加救援机器人、类人机器人等项目的比赛和演示。除了上述研究系列的比赛项目之外，本届继续举办了中小学生参加的普及系列的比赛。
RoboCup 机器人足球赛最重要的目的是检验信息自动化前沿研究、特别是多主体系统研究的最新成果，交流新思想和新进展，从而更好的推动基础研究和应用基础研究及其成果转化。通过竞赛，各种不同的新思想、新原理和新技术可以得到客观的评价。因而 RoboCup 机器人足球世界杯赛和学术大会受到了世界各国、特别是美、日、德等发达国家的高度重视。我国在这一方向上起步较晚，因此更需要奋起直追。
·   机器人足球概况
机器人足球赛是由硬件或仿真机器人进行的足球赛，比赛规则与人类正规的足球赛类似。硬件机器人足球队的研制涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成。仿真机器人足球赛在标准软件平台上进行，平台设计充分体现了控制、通讯、传感和人体机能等方面的实际限制，使仿真球队程序易于转化为硬件球队的控制软件。仿真机器人足球的研究重点是球队的高级功能，包括动态不确定环境中的多主体合作、实时推理－规划－决策、机器学习和策略获取等当前人工智能的热点问题。概括地说，机器人足球是以体育竞赛为载体的前沿科研竞争和高科技对抗，是培养信息－自动化科技人才的重要手段，同时也是展示高科技进展的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的新途径。

历史发端

机器人足球的最初想法由加拿大不列颠哥伦比亚大学的 Alan Mackworth 教授于 1992 年正式提出。日本学者立即对这一想法进行了系统的调研和可行性分析。 1993 年， Minoru Asada （浅田埝）、 Hiroaki Kitano （北野宏明）和 Yasuo Kuniyoshi 等著名学者创办了 RoboCup 机器人足球世界杯赛（ Robot world cup soccer games ，简称 RoboCup ）。
与此同时，一些研究人员开始将机器人足球作为研究课题。隶属于日本政府的电子技术实验室（ ETL ）的 Itsuki Noda （松原仁）以机器人足球为背景展开多主体系统的研究，日本大坂大学的浅田埝、美国卡内基－梅隆大学的 Veloso 等也开展了同类工作。
1997 年，在国际最权威的人工智能系列学术大会 -- 第 15 届国际人工智能联合大会（ The 15th International Joint Conference on Artificial Intelligence ，简称 IJCAI-97 ）上，机器人足球被正式列为人工智能的一项挑战。至此，机器人足球成为人工智能和机器人学新的标准问题。

历届杯赛情况

第一届 RoboCup 机器人足球世界杯赛于 1997 年 8 月 25 日在日本名古屋与 IJCAI-97 联合举行。来自美、欧、日、澳的 40 多支球队参赛，观众达 5000 余人。第二届杯赛于 1998 年 7 月 4 日至 8 日在法国巴黎与第 16 届世界杯足球赛同时举行（当年没有 IJCAI 大会），参赛队达 60 多支。 1999 年 7 月 28 日至 8 月 4 日，第三届 RoboCup 世界杯赛及学术大会在瑞典斯德哥尔摩与 IJCAI-99 联合举行，参赛队多达 90 余支。 2000 年 8 月 25 日至 9 月 3 日，第四届杯赛及学术大学在澳大利亚墨尔本举行，正式参赛队首次突破 100 大关，达 104 支。一些著名的大学（如美国 CMU 和 Cornell 等，德国 Humboldt ）、国立研究院（如美国 NASA ）和大公司（如日本 SONY ）均参与了相关的活动。

组织机构

国际 RoboCup 联合会是世界上规模最大的、占主导地位的机器人足球国际组织，总部设在瑞士，现有成员国近 40 个。联合会现任主席是国际著名科学家、在 IJCAI-93 大会上获得国际人工智能最高奖 --" 计算机与思维 " 大奖的北野宏明。联合会负责世界范围的学术活动和竞赛，包括每年一届的世界杯赛和学术研讨会，并为相关的本科生和研究生教育提供支持（教材、教学软件等）。
除国际 RoboCup 联合会之外，还有其他一些国际组织。其中较大的一个是 FIRA ，该组织总部设在韩国大田，现有成员国 20 多个，每年举办一次国际性比赛。 FIRA 与 RoboCup 的主要区别之一是采用不同的技术规范： FIRA 允许一支球队采用传统的集中控制方式，相当于一支球队中的全体队员受同一个大脑的控制；而 RoboCup 要求必须采用分布式控制方式，相当于每个队员有自己的大脑，因而是一个独立的 " 主体 " 。

机器人足球的意义

机器人足球是人工智能和机器人学新的标准问题，是连接基础研究与实际应用的中介和桥梁，是展示信息自动化前沿研究成果的窗口和促进产、学、研结合的新途径。

人工智能和机器人学新的标准问题

在第 15 届国际人工智能联合大会上，由 Kitano, Veloso 和 Tambe 等来自美、日、瑞典的 9 位国际著名或知名学者联合发表重要论文 "The RoboCup synthetic agent challenge 97" ，系统阐述了机器人足球的研究意义、目标、阶段设想、近期主要内容和评价原则。概括的说，过去 50 年中人工智能研究的主要问题是 " 单主体静态可预测环境中的问题求解 " ，其标准问题是国际象棋人－机对抗赛；未来 50 年中，人工智能的主要问题是 " 多主体动态不可预测环境中的问题求解 " ，其标准问题是足球的机－机对抗赛和人－机对抗赛。从科学研究的观点看，无论是现实世界中的智能机器人或机器人团队（如家用机器人和军用机器人团队），还是网络空间中的软件自主体（如用于网络计算和电子商务的各种自主软件以及它们组成的 " 联盟 " ），都可以抽象为具有自主性、社会性、反应性和能动性的 " 自主体 " （ agents ）。由这些自主体以及相关的人构成的多主体系统（ multi-agent systems ），是未来物理和信息世界的一个缩影。其基本问题是主体（包括人）之间的协调，可细分为自主体设计、多主体体系结构、自主体合作和通讯、自动推理、规划、机器学习与知识获取、认识建模、系统生态和进化等一系列专题。这些专题有的是新提出的（如 " 合作 " ），有的是过去未能彻底解决并在新的条件下更加复杂化的（如机器学习）。这些问题不解决，未来社会所需的一些关键性技术就无法得到。值得注意的是，上述一系列问题中的大多数都在机器人足球中得到了集中的体现。在这个意义下，将机器人足球作为未来人工智能和机器人学的标准问题是十分恰当的；而这一研究意义之深远重大，也是不言而喻的。
作为人工智能的标准问题，机器人足球赛与国际象棋人机对抗赛所体现出的研究背景区别主要有以下几个方面：
(1) 静态环境和动态环境。国际象棋赛中， " 深蓝 " 所处的环境是静态的 -- 当轮到它走而它还未走时，即在它 " 思考 " 下一步棋的过程中，环境不发生变化。相反，足球赛中每一时刻场上形势都在变化。
(2) 行动效果和环境的可预测与不可预测。国际象棋赛中，从一个给定的棋局出发可以达到的棋局是确定的和有限的，理论上可以穷举一切可能结果并从中选择最佳方案。而对足球赛来说，理论上不可穷举；通过离散化实现近似的穷举也存在理论上和技术上难以克服的困难。
(3) 个体与团体。 " 深蓝 " 至多只相当于一个人。而机器人足球队中的每一个队员相当于一个人，它们之间必须合作和协调，因而出现个人（队员）和团体（球队）在目标、知识、计划和行动等方面既有区别又密切相关的复杂情形。这种复杂性是深蓝没有的。
以上三方面的差别使得每个足球机器人必须是一个能自主行动且与队友合作的自主体，而一支球队则是一个内部协调的多主体系统。相反， " 深蓝 " 本质上只是一个能在几分钟内分析 600 亿个棋局的搜索程序。

连接基础研究与应用技术开发的必要桥梁

多主体系统是 90 年代以来人工智能的主攻方向， agent 这个词在人工智能、计算科学及相关领域文献中出现的频率高得惊人。但与此同时，内容空泛的论文数量也同样多得惊人。出现这种情况的根本原因是，当前 agent 基础研究与其应用背景之间的距离过大，导致注重实际背景的工作就事论事，而注重基本问题的研究 " 纸上谈兵 " 。为了改变这种现状，不仅需要各种类型研究工作的大量积累，而且必须采取必要的手段，在基础研究与实际背景之间寻找恰当的中介和桥梁。 RoboCup 机器人足球正是这样一个中介和桥梁；这主要是由于机器人足球的下述特点。
(1) 典型性。如上所述， RoboCup 机器人足球队的研制涉及当前人工智能研究的大多数主要热点，因而构成一个典型问题。
(2) 可行性。多主体系统的绝大多数实际背景十分复杂，以致研究人员在目前的条件下难以把握，无法兼顾具体细节分析与基本问题探索。而在机器人足球中则较易兼顾二者，易于深入。
(3) 客观性。比赛提供了一种实验平台和评价各种理论与技术的客观方法，便于研究者的 " 自我观察 " 和相互交流。
(4) 综合性。在以往的研究中，各种技术通常被分别开发和考察，综合集成工作一般由面向最终用户的应用部门来完成，这种方式不利于相关技术在更高层次上的衔接和在更深层次上的创新。机器人足球是第一个深层的 " 综合平台 " 。
因此，开展机器人足球研究是人工智能从基础理论走向实际应用的一个战略性步骤。

推动信息自动化领域产、学、研结合的重要途径

虽然机器人足球只有短短几年历史，它在推动产、学、研结合方面的显著作用和巨大潜力已经表现出来。
(1) 提供一个展示高科技成果的形象化窗口，促进科学技术与社会生产和生活更紧密的融合。足球是当今世界上最普及的一项体育活动，同时也是一个巨大的产业。机器人足球赛在人类足球赛所具有的娱乐性、观赏性和刺激性之上，进一步增加了高科技对抗性，因而具有更大的魅力。国外人工智能研究始终自觉主动地融入社会的经济和文化生活，其主要手段是通过一些典型问题的解决（如自动定理证明和国际象棋人机对抗赛），在推动基础研究和技术创新的同时，引起社会的关注，从而获得社会的支持（资金投入和推广应用）。机器人足球是人工智能和机器人学主动融入社会的一种更加巧妙、更加平民化和更具吸引力的新形式、新手段。对于这种形式和手段将产生的作用（包括社会效益和经济效益），目前还难以准确的估量。但至少可以预期，除了机器宠物等已形成的产品化方向之外，一些属于 " 注意力经济 " 形式的产业化方向也值得密切关注。例如，据国际 RoboCup 联合会计划， 10 年内将开发出网上仿真比赛的３维动画平台，这将会带来什么结果？当然，机器人足球带来的主要社会和经济效益将来自多主体系统研究的进展以及在工业、商业和军事等方面的成功运用。
(2) 提供了一种研究成果逐步转化的方式。例如，有腿足球机器人既是通向人形机器人的必要中间环节，又是机器宠物的原型研究。据报道， SONY 公司在其有腿足球机器人基础上开发的机器狗已售出近 4 万台。可以预计，随着有腿足球机器人研究的不断进展，各种新型的机器宠物将不断开发出来并获得越来越大的效益。类似地，随着其他类型的足球机器人及球队在技术方面的逐步成熟，相关的产品化和经济效益亦将水到渠成。
(3) 提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式。国外的一些大学已经开设了机器人足球的本科生课程，科大也在国内率先进行了教学实验。实践表明，机器人足球课程是素质教育、创新教育与前沿研究相结合的一条可行途径。与传统的知识传授和技能培养为目标的课程不同，足球机器人及球队的研制具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于迅速接触前沿研究，并促使选课同学的创新能力和专业素质得到提高。
机器人足球的教育作用不局限于大学。自 1992 年开始，美国政府有关部门在全国高中生中推行 " 感知和认知移动机器人 " 计划。高中生可免费获得 70 公斤重的一套零件，自行组装成遥控机器人，然后可参加有关的比赛。值得注意的是，本届世界杯赛增设了 " 仿真初级组 " ，其参赛者为中小学生。随着机器人技术的逐步成熟，将机器人足球活动推广到中小学势在必行。这也将对我国的教育改革及相关基础设施和产业提供新的机会和挑战。

机器人足球的产业化前景

机器人足球是科技、教育和产业化三位一体的事业。从技术的角度看，机器人足球的直接应用领域是各种智能机器人，包括家用机器人、医用机器人、工业机器人和军用机器人等。最大的应用领域是网络信息处理，未来网络信息空间中的软件代理将以类似于足球队员的方式，通过合作在竞争环境中完成预定任务。此外，预期在不远的将来，还将形成一个独立的产业，包括以下几个产业化方向。

面向中小学生的普及型教学软件和机器人产品

在 2000 年的世界杯赛上，已经设立了初级组比赛，来自世界各国的几十支由中小学生组成的球队参加了 " 舞蹈组 " 、 " 一对一 " 和 " 二对二 " 三种类型的比赛。在 2001 年的世界杯赛上，将举行更大规模的初级组比赛。另外，美国、日本、澳大利亚和加拿大等国已经举办或即将举办全国性的初级组比赛。相应的各种产品已经开发出来，在国外市场上已经很流行，中小学生可以自由组装自己的机器人，而且其价位即使对国内消费者也是可接受的。初级组比赛对于培养中小学生的科技素养、创新能力和实践能力具有十分重要的作用。对于改变我国中小学教育的落后状况，具有重大的现实意义。因此，在我国开展初级组比赛及相关的教学必将得到社会各界的普遍欢迎，也将得到国家有关领导人和部门的充分支持。可以预计，这将是一个非常重大的市场，但目前国内仍是一片空白。

机器人足球的 " 职业联赛 " 势在必行

机器人足球赛既是高科技的竞争，又具有足球的观赏性和娱乐性。因此，必将吸引大批的 " 球迷 " 。另外，随着普及程度的提高，越来越多的非专业人员可以参与非专业性的机器人足球赛，特别是仿真组比赛。可以预期，机器人足球赛将产生和人类足球赛类似的吸引力，进而形成类似的 " 职业联赛 " 和 " 俱乐部 " 体制。由于我国在机器人足球方面与世界最高水平的差距远远小于我国人类足球与世界先进水平的差距，因而会对社会产生更大的吸引力。所以，机器人足球赛本身将可以形成一个与人类足球赛类似的产业。

相关的产品化方向

在上述教育普及和 " 职业联赛 " 的带动下，有望形成一系列新的市场需求和相关的产品，如面向非专业人员的网络比赛环境、网络直播和收看软件、自动评论员、各种硬件机器人的产品和配件（高性能电源、电机、传感器、无线通讯设备）等。