NARVIS: 首个以人体为中心的穿戴式伴身智能系统

我们是来自清华的NARVIS攻壳协议。团队成员：黄沁瑄 杨安琪 梁正 侯涵译 【背景】 很多团队参加黑客松，是为了验证一个算法、一块硬件，或者一个独立智能体。而我们想验证一个不同的问题：当人和穿戴式智能系统形成实时闭环之后，它们能否组成一个新的混合智能系统？ 《攻壳机动队》中，Ghost代表意识、记忆和人的主体性，Shell代表可以被重构和扩展的身体。它提出了一个贯穿始终的问题：当身体可以被增强，意识可以进入网络，人和机器的边界究竟在哪里？ 今天，大模型已经获得语言和推理能力，具身智能正在为AI创造身体。但当所有人都在讨论“如何为AI制造一副身体”时，我们选择追问另一个问题：AI能不能不站在人的对面，而是来到人的身体边界，在不破坏人体主体性的前提下，与人共同感知、共同决策、共同作用于世界？ 这就是NARVIS攻壳协议。 【综述】 我们不用机器替换人的Ghost，而是为人的身体构建一层可学习、可协作、可进化的智能Shell。 NARVIS是一套以人体为中心的穿戴式具身智能系统。它通过生理、动作、环境和任务信息，持续理解一个人正在做什么、身体正在承受什么、接下来可能发生什么，并根据需要调用不同的物理能力，与人共同完成任务。我们把它称为人体的“第二层智能系统”。 第一层，是人类经过数百万年进化形成的神经系统。它极其强大，能够感知、判断和行动；但它看不见血氧如何变化，也很难在疲劳、失温和身体负荷不断积累时，准确预测风险将在什么时候到来。 第二层，是由分布式感知、端侧AI和柔性执行能力组成的硅基智能系统。它持续观察人体与环境，预测状态变化，在需要时进行协作，并从人体反馈中修正自己的下一次行为。 机器人让AI拥有独立的身体；NARVIS让AI学会与人的身体共生。我们这次黑客松真正要验证的，不是某一个传感器是否准确，也不是某一个执行模块能否启动。我们要验证的是一条完整的“攻壳协议”：人体产生状态与意图，NARVIS形成理解与预测；系统采取行动，人体产生反馈；双方在连续交互中，共同完成任何单一主体都无法独立完成的感知与决策。 比如，一个人进入低温、高负荷环境。人体首先感受到寒冷，但未必能够准确判断核心状态正在如何变化；单独的传感器可以测量某些指标，却不知道这个人正在完成什么任务；单独的AI可以处理数据，却无法直接影响现实身体。只有当人、环境、任务和穿戴式系统进入同一个闭环之后，系统才有机会理解：这个人现在是否安全，风险正在如何演化，此刻是否应该介入，以及介入之后是否真正有效。 这就是我们所说的混合智能。 【产品】 NARVIS并不是把几个传感器安装到柔性穿戴载体上。 真正困难的是，人体是一个动态、个体化、不可随意试错的复杂系统。信号会受到运动干扰，不同传感信息具有不同时间尺度；系统必须兼顾能耗、散热、重量、舒适性与安全性；任何物理动作都不能只追求“有效”，还必须尊重人体的自然运动和人的最终决定权。 因此，我们把整个系统抽象为三部分。 第一部分是Ghost——人的意图、经验、身体状态和主体决策。 第二部分是Shell——围绕人体分布的感知、计算和柔性执行能力。 第三部分是Protocol——人与系统之间持续进行的状态理解、行为协作和反馈学习。 它要回答的并不是“识别出了什么动作”，而是四个更重要的问题： 1.这个人现在处于什么状态？ 2.他正在什么环境中完成什么任务？ 3.如果系统不介入，状态可能如何发展？ 4.如果系统采取行动，人体又会产生怎样的反馈？ 这意味着NARVIS的智能不止是看见风险。它还要逐渐学会何时行动、如何行动，以及行动之后究竟发生了什么。而且，我们拒绝用同一套固定阈值定义所有人。同样的动作、心率和身体负荷，对经验丰富的作业者和第一次进入现场的人，含义并不相同。因此，每一位使用者都应该拥有自己的个体基线。系统判断的不是一个人有没有超过某条僵硬的标准线，而是他是否正在偏离自己的正常状态，以及过去哪一种协作方式对他最有效。 目前，我们已经完成了 NARVIS 第一代 Demo 的研发，初步跑通了从人体感知、端侧判断到物理执行的完整闭环。 在硬件架构方面，我们以骑行护甲为载体，采用 ESP32 作为主控单元，搭载 5～12V 电源系统，并通过 ASRPRO 语音交互单元实现多模态交互。 在全身传感方面，我们利用 AHT20 和 BMP280 监测温湿度及环境气压，通过 MAX30102 监测心率和血氧，并利用惯性测量单元 MPU6050 检测躯干及双臂的姿态，同时能够识别站立、行走、跑步、跌倒等运动状态。 在物理执行方面，我们在腹部集成了碳纤维加热模块和 TEC 半导体制冷模块，用于调节人体微环境；在背部搭载了 370 气动系统，通过控制腰部气囊实现气动支撑，并在肩部设置了针对手臂高处作业的支撑结构，实现微环境调控、身体支撑与力量增强，同时配备完整的闭环反馈控制机制。 在人机交互方面，我们在手腕处设置了 OLED 显示屏，可实时显示全身传感数据及执行器的工作状态；在领部集成麦克风和扬声器，用户可以实时与 NARVIS 进行语音交互，并通过语音控制各项监测与执行功能。 此外，我们还开发了配套的微信小程序，通过 BLE 蓝牙与 NARVIS 连接，实时更新人体生理状态、环境信息及执行器的工作状态。用户既可以通过小程序控制所有执行器，也可以通过语音完成相应操作。 小程序还具备面向用户的个性化控制报告和 AI 行为分析功能。NARVIS 能够结合用户的历史数据与上下文信息，持续学习并主动适应用户的个性化调节习惯，实现从被动响应到主动辅助的智能交互。 我们将进一步验证三个结果： 第一，系统能否在连续任务中形成对人体状态的动态理解； 第二，人与系统形成闭环之后，能否产生比单独的人或单独设备更完整的状态信息； 第三，系统的物理协作能否被人体真实感知，并通过反馈改变后续决策。 【应用与场景】 我们的第一个应用方向，是极端环境作业与高负荷户外活动。因为在极寒、高温、低氧、长时间负重和孤立作业中，人体风险很少突然发生。它通常沿着一条连续轨迹发展：状态开始偏离，身体负荷不断积累，动作逐渐变形，判断能力随之下降，最后才表现为事故。传统装备往往只能在最后阶段报警。NARVIS希望理解的，是风险形成的整个过程，并在人仍然拥有选择和行动能力时提供协作。 这是一组全球同构的问题。中国的电网巡检和高海拔保障、北欧与北美的寒区基础设施、中东的高温能源设施、阿尔卑斯地区的高山救援，以及滑雪、徒步等户外活动，场景各不相同，但人体面对的是相似的状态变化和安全边界。 我们从真实场景进入，解决的是一个全球共同的人体问题。 而NARVIS的长期价值，不只在于守护人和增强人。当系统持续观察任务、动作、肌肉发力、环境变化和结果反馈时，它也在记录一种极其重要、却长期无法被数字化的资产——人类的身体经验。一位老师傅知道什么时候应该用力，如何从细微变化中发现异常，怎样在复杂环境中保持平衡。这些知识很难写进说明书，也无法仅靠摄像头完整记录。 【碳基与硅基交互的未来】 未来，在明确授权和隐私保护的前提下，NARVIS可以将这类隐性的身体经验转化为机器可以学习的数据。人教会NARVIS，NARVIS再把人的经验传递给机器人。由此形成一条新的智能飞轮：增强人，理解人，学习人，最终反哺整个人机协作体系。未来，它还可能成为现实身体、虚拟空间与远程具身终端之间的双向接口。 今天的虚拟世界主要占据人的视觉和听觉，但真正的沉浸需要身体参与其中。动作、意图和身体反馈能够跨越空间传递，我们控制的就不再只是屏幕中的角色，也可能是一台远方的机器人，或者一具进入危险环境的远程身体。但无论系统走向哪里，有一条原则不会改变：技术可以增强身体，但不能夺走人的主体性；AI可以参与决策，但最终必须服务于人。 过去，人类制造工具来延伸身体。未来，智能将开始理解身体，并与身体共同进化。 《攻壳机动队》讨论的是Ghost与Shell之间的边界。而NARVIS要做的，是把这条边界变成一条可感知、可协作、可学习的连接。 我们是NARVIS攻壳协议。我们正在为人体构建第二层智能系统，让碳基生命与硅基智能共同感知、共同决策、共同进化。