邁向具身通用人工智能 人形機(jī)器人成未來(lái)產(chǎn)業(yè)“蓄水池”

近日，2023世界機(jī)器人大會(huì)人形機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在京舉辦。工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)徐曉蘭表示，以人形機(jī)器人和通用人工智能為代表的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，正在成為全球科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)、未來(lái)產(chǎn)業(yè)的新賽道和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎。

當(dāng)前，人形機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化落地階段。專家表示，人形機(jī)器人開發(fā)是綜合軟硬件能力，融合通用人工智能、感知與控制、仿真等多種前沿技術(shù)的系統(tǒng)性工程，要打破技術(shù)瓶頸，推動(dòng)新興技術(shù)融合應(yīng)用，提升人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)智能和認(rèn)知智能，不斷助推人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化成熟落地，培育壯大機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“蓄水池”。

融合新興技術(shù)

當(dāng)前，通用人工智能技術(shù)取得突破性進(jìn)展，為人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展提供了重要的驅(qū)動(dòng)力。人類正在迎來(lái)人形機(jī)器人與通用人工智能融合發(fā)展的熱潮。

“以ChatGPT為代表的人工智能大模型的出現(xiàn)，將為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更多新價(jià)值?！?000年圖靈獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)交叉信息研究院院長(zhǎng)姚期智表示，人工智能大模型的語(yǔ)言處理能力可以被看作“大腦”，若想真正發(fā)揮通用人工智能的力量，未來(lái)的AGI（通用人工智能）需要有具身實(shí)體，讓它能夠和真實(shí)物理世界交互，完成各種任務(wù)，如此才能讓技術(shù)帶來(lái)更大價(jià)值。

打造一個(gè)有泛應(yīng)用能力的通用機(jī)器人，既要讓它具備人類這一具身智能體所具備的身體、小腦、大腦三個(gè)主要成分，還要讓它更適應(yīng)人類社會(huì)環(huán)境。人形是最合適的形態(tài)?！吧眢w部分要有足夠的硬件，如傳感器和執(zhí)行器；小腦通過主導(dǎo)視覺、觸覺等多種感知，來(lái)控制身體，完成復(fù)雜的任務(wù)；大腦主導(dǎo)上層的邏輯推理、決策、規(guī)劃，以用自然語(yǔ)言和其他智能體、環(huán)境交流?！币ζ谥欠Q。

“人工智能能夠提升機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)智能和認(rèn)知智能兩個(gè)系統(tǒng)?！泵绹?guó)波士頓動(dòng)力公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官M(fèi)arc Raibert表示，公司已經(jīng)啟動(dòng)人工智能研究項(xiàng)目，對(duì)人形機(jī)器人理解能力、自我學(xué)習(xí)能力、感知能力、數(shù)據(jù)收集和分析能力、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)能力方面開展研究，并運(yùn)用在該公司人形機(jī)器人Atlas產(chǎn)品上。

此外，不僅是利用人工智能等軟件技術(shù)，人形機(jī)器人的開發(fā)還是融合多種交叉學(xué)科和前沿技術(shù)的系統(tǒng)性工程。“對(duì)于未來(lái)機(jī)器人技術(shù)而言，硬件工程和軟件工程同等重要?！盡arc Raibert稱，控制人形機(jī)器人有很多其他機(jī)器人不存在的復(fù)雜性，而軟件不能克服硬件方面的所有限制，仍需不斷提升液壓系統(tǒng)、專用閥門、專用電池、視覺傳感先進(jìn)性，以及利用3D打印對(duì)人形機(jī)器人負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)平衡，提升人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍、力量和速度，提升其靈活性和實(shí)用性。

清華大學(xué)交叉信息研究院助理教授、星動(dòng)紀(jì)元?jiǎng)?chuàng)始人陳建宇表示，人形機(jī)器人是機(jī)器人能力“集大成者”，機(jī)器人動(dòng)力機(jī)械、人工智能相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用都能夠賦予在人形機(jī)器人身上。

加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化

當(dāng)前，一批企業(yè)正加速布局人形機(jī)器人。在2023世界機(jī)器人大會(huì)期間，宇樹科技發(fā)布H1人形機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的平衡、奔跑和避險(xiǎn)能力，每臺(tái)售價(jià)9萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)2023年第四季度開始發(fā)貨。星動(dòng)紀(jì)元人形機(jī)器人“小星”亮相，具備自研高扭矩密度電機(jī)，模塊化關(guān)節(jié)，全自研一體化整機(jī)結(jié)構(gòu)。小米在現(xiàn)場(chǎng)展示了人形仿生機(jī)器人CyberOne和第二代Cyber Dog。優(yōu)必選發(fā)布接入人工智能大模型的多模態(tài)交互系統(tǒng)，提升公司人形機(jī)器人產(chǎn)品自我決策能力。智元機(jī)器人8月18日發(fā)布“遠(yuǎn)征 A1”具身智能機(jī)器人，整機(jī)采用49個(gè)自由度，包含諧波一體關(guān)節(jié)、無(wú)刷行星伺服結(jié)構(gòu)、空心杯關(guān)節(jié)，與特斯拉方案接近。

工業(yè)制造、商用服務(wù)和家庭陪伴是人形機(jī)器人最具發(fā)展空間的應(yīng)用場(chǎng)景。優(yōu)必選科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官周劍稱，例如在工業(yè)制造領(lǐng)域，高認(rèn)知智能水平和運(yùn)動(dòng)能力水平的人形機(jī)器人相比四足機(jī)器人、AGV（物流機(jī)器人）更具有協(xié)同作業(yè)的優(yōu)勢(shì)。在家庭陪伴方面，未來(lái)人機(jī)交互問題可以被解決，人形機(jī)器人動(dòng)作模仿能力增強(qiáng)，人形機(jī)器人能夠理解人們的生活場(chǎng)景，從事看護(hù)、做飯、陪伴交流等“工作”。

仿人機(jī)器人是技術(shù)、制造、服務(wù)三個(gè)核心能力的交匯點(diǎn)，也是軟硬件跟AI技術(shù)融合的制高點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)升級(jí)和服務(wù)業(yè)升級(jí)產(chǎn)生巨大推動(dòng)作用。結(jié)合小米業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，小米人形機(jī)器人從智能制造領(lǐng)域切入。

隨著特斯拉2022年發(fā)布人形機(jī)器人產(chǎn)品，人形機(jī)器人商業(yè)化速度加快。在特斯拉人形機(jī)器人標(biāo)桿引領(lǐng)作用下，預(yù)計(jì)全球在2025年初步實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人商業(yè)化，實(shí)現(xiàn)銷量2萬(wàn)-3萬(wàn)臺(tái)。到2030年，新增需求100萬(wàn)臺(tái)，2035年銷量有望突破1000萬(wàn)臺(tái)。

仍處發(fā)展早期

當(dāng)前人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，各家企業(yè)技術(shù)路線不同，比如人形機(jī)器人的腳是雙足還是雙輪形態(tài)，企業(yè)會(huì)基于自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景定位做出選擇。人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也尚未形成完整的商業(yè)生態(tài)。

人工智能技術(shù)在具身人形機(jī)器人應(yīng)用中仍面臨缺少統(tǒng)一的專用底層大模型，計(jì)算能力不足，多模式感官融合程度不夠三方面挑戰(zhàn)。

無(wú)論是硬件還是軟件方面，當(dāng)前人形機(jī)器人技術(shù)水平仍有很大探索空間。比如在感知能力方面，硬件層面需要更可靠的傳感設(shè)備，目前用于人形機(jī)器人的通用大模型對(duì)環(huán)境認(rèn)知和感知的能力仍處在起跑線上，需要“仿真先行”，針對(duì)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集，訓(xùn)練新的模型?！耙援?dāng)前技術(shù)發(fā)展速度，十年內(nèi)可能會(huì)有顯著進(jìn)步?！蓖跖d興稱。

“此外，硬件方面想要在實(shí)現(xiàn)高水平力量、速度、精度的同時(shí)兼顧低成本，軟件控制算法方面提升泛化性、精巧性和安全性，目前仍存在技術(shù)瓶頸?！标惤ㄓ畋硎?。

從基礎(chǔ)性能來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人領(lǐng)先廠商在自由度、重量方面已與特斯拉處于同等水平，甚至部分廠商可實(shí)現(xiàn)比特斯拉Optimus的自由度更多、重量更輕。不過，目前國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人領(lǐng)先廠商在電池續(xù)航方面仍較特斯拉有一定差距。

我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，產(chǎn)業(yè)規(guī)模已居全球首位，基礎(chǔ)核心技術(shù)持續(xù)取得突破，人工智能進(jìn)入全球第一梯隊(duì)，為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！肮I(yè)和信息化部發(fā)揮制造業(yè)門類齊全、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、市場(chǎng)規(guī)模龐大等優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持應(yīng)用牽引，整機(jī)帶動(dòng)、軟硬協(xié)同、生態(tài)構(gòu)建的工程化路徑，推動(dòng)人形機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高水平發(fā)展?！?