邁向具身通用人工智能 人形機器人成未來產(chǎn)業(yè)“蓄水池”

近日，2023世界機器人大會人形機器人技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在京舉辦。工業(yè)和信息化部副部長徐曉蘭表示，以人形機器人和通用人工智能為代表的新技術、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、未來產(chǎn)業(yè)的新賽道和經(jīng)濟增長的新引擎。

當前，人形機器人已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化落地階段。專家表示，人形機器人開發(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的系統(tǒng)性工程，要打破技術瓶頸，推動新興技術融合應用，提升人形機器人的運動智能和認知智能，不斷助推人形機器人產(chǎn)業(yè)化成熟落地，培育壯大機器人產(chǎn)業(yè)“蓄水池”。

融合新興技術

當前，通用人工智能技術取得突破性進展，為人形機器人創(chuàng)新發(fā)展提供了重要的驅(qū)動力。人類正在迎來人形機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)造更多新價值?！?000年圖靈獎獲得者、中國科學院院士、清華大學交叉信息研究院院長姚期智表示，人工智能大模型的語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，未來的AGI（通用人工智能）需要有具身實體，讓它能夠和真實物理世界交互，完成各種任務，如此才能讓技術帶來更大價值。

打造一個有泛應用能力的通用機器人，既要讓它具備人類這一具身智能體所具備的身體、小腦、大腦三個主要成分，還要讓它更適應人類社會環(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；小腦通過主導視覺、觸覺等多種感知，來控制身體，完成復雜的任務；大腦主導上層的邏輯推理、決策、規(guī)劃，以用自然語言和其他智能體、環(huán)境交流?！币ζ谥欠Q。

“人工智能能夠提升機器人的運動智能和認知智能兩個系統(tǒng)?！泵绹ㄊ款D動力公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Marc Raibert表示，公司已經(jīng)啟動人工智能研究項目，對人形機器人理解能力、自我學習能力、感知能力、數(shù)據(jù)收集和分析能力、動態(tài)運動能力方面開展研究，并運用在該公司人形機器人Atlas產(chǎn)品上。

此外，不僅是利用人工智能等軟件技術，人形機器人的開發(fā)還是融合多種交叉學科和前沿技術的系統(tǒng)性工程?！皩τ谖磥頇C器人技術而言，硬件工程和軟件工程同等重要?！盡arc Raibert稱，控制人形機器人有很多其他機器人不存在的復雜性，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、視覺傳感先進性，以及利用3D打印對人形機器人負載進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)結構平衡，提升人形機器人的運動范圍、力量和速度，提升其靈活性和實用性。

清華大學交叉信息研究院助理教授、星動紀元創(chuàng)始人陳建宇表示，人形機器人是機器人能力“集大成者”，機器人動力機械、人工智能相關技術與應用都能夠賦予在人形機器人身上。

加快推進產(chǎn)業(yè)化

當前，一批企業(yè)正加速布局人形機器人。在2023世界機器人大會期間，宇樹科技發(fā)布H1人形機器人，實現(xiàn)較強的平衡、奔跑和避險能力，每臺售價9萬美元，預計2023年第四季度開始發(fā)貨。星動紀元人形機器人“小星”亮相，具備自研高扭矩密度電機，模塊化關節(jié)，全自研一體化整機結構。小米在現(xiàn)場展示了人形仿生機器人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)，提升公司人形機器人產(chǎn)品自我決策能力。智元機器人8月18日發(fā)布“遠征 A1”具身智能機器人，整機采用49個自由度，包含諧波一體關節(jié)、無刷行星伺服結構、空心杯關節(jié)，與特斯拉方案接近。

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

仿人機器人是技術、制造、服務三個核心能力的交匯點，也是軟硬件跟AI技術融合的制高點，對制造業(yè)升級和服務業(yè)升級產(chǎn)生巨大推動作用。結合小米業(yè)務發(fā)展的需要，小米人形機器人從智能制造領域切入。

隨著特斯拉2022年發(fā)布人形機器人產(chǎn)品，人形機器人商業(yè)化速度加快。在特斯拉人形機器人標桿引領作用下，預計全球在2025年初步實現(xiàn)人形機器人商業(yè)化，實現(xiàn)銷量2萬-3萬臺。到2030年，新增需求100萬臺，2035年銷量有望突破1000萬臺。

仍處發(fā)展早期

當前人形機器人產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，各家企業(yè)技術路線不同，比如人形機器人的腳是雙足還是雙輪形態(tài)，企業(yè)會基于自己的技術優(yōu)勢和未來應用場景定位做出選擇。人形機器人產(chǎn)業(yè)也尚未形成完整的商業(yè)生態(tài)。

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

無論是硬件還是軟件方面，當前人形機器人技術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備，目前用于人形機器人的通用大模型對環(huán)境認知和感知的能力仍處在起跑線上，需要“仿真先行”，針對機器人的動態(tài)數(shù)據(jù)集，訓練新的模型?！耙援斍凹夹g發(fā)展速度，十年內(nèi)可能會有顯著進步?！蓖跖d興稱。

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

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

我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁，產(chǎn)業(yè)規(guī)模已居全球首位，基礎核心技術持續(xù)取得突破，人工智能進入全球第一梯隊，為人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎?！肮I(yè)和信息化部發(fā)揮制造業(yè)門類齊全、應用場景豐富、市場規(guī)模龐大等優(yōu)勢，堅持應用牽引，整機帶動、軟硬協(xié)同、生態(tài)構建的工程化路徑，推動人形機器人技術和產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高水平發(fā)展?！?