【聚焦人形机器人】人形机器人加速进化

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  4月19日,全球首个人形机器人半程马拉松赛在北京举行。在21.0975公里的赛道上,首次“人机共跑”,来自高校、科研机构、企业的20支机器人队伍参赛。
  造一台像人一样的机器,是人类由来已久的憧憬。从古书《列子·汤问》中偃师造“人偶”的记载到1973年世界上第一台人形机器人WABOT-1在日本早稻田大学诞生,人们对人形机器人的探索从未停止。近半个世纪以来,这一行业发展起起伏伏,世界各国推出多种人形机器人,但总体发展较慢。
  如今,为什么人形机器人的发展会突然加速?

机器人频频吸睛

  “每走几步就能遇上一个人形机器人。”3月底,参加中关村论坛年会的嘉宾表示。年会期间,10多家企业的近百台人形机器人活跃在迎宾、交流、主持、表演等场景。
  从春节至今的两个多月里,社交媒体上时常出现人形机器人的爆款视频,展示前空翻、后空翻、骑自行车等绝技,刷新人们对具身智能的认知。
  具身智能,是近年进入公众视野的新词汇。它强调智能系统与身体的紧密结合,通过身体与环境的交互来实现智能行为。
  人形机器人是具身智能的典型应用形态之一。今年全国两会上,政府工作报告明确将建立未来产业投入增长机制,培育包括具身智能在内的未来产业。
  一些工厂、大学、科研机构、人工智能公司等正在率先使用人形机器人。
  优必选最近发布的视频里,在极氪汽车工厂,两台高1.72米的机器人Walker S1面对面站着,它们同时向对方点了点头,随后张开手臂,协同搬运一个长1.2米、宽50厘米、高40厘米的物料盒。
  “机器人的工作效率约为熟练工人的70%。”乐聚公司创始人冷晓琨说,目前已进入车厂实训的机器人“夸父”,干不了像打精密螺丝等高级技工承担的复杂工作,而是干繁重、泛化性强、高度重复的活。
  暂未打算让机器人进工厂的宇树科技,近期在京东等海内外电商平台陆续“上新”。宇树产品有两类:四足机器狗主要面向C端消费者,人形机器人主要面向开发者。
  全国多地围绕人形机器人的产业布局在加速。目前,北京、上海、深圳、重庆等10余个地方政府已建立和筹备建立产业基金。

加速因何而起?

  1973年,早稻田大学推出世界第一款全尺寸人形机器人WABOT-1,每走一步需要45秒;本世纪初,日本本田公司发布人形机器人ASIMO(阿西莫),能上下楼梯;2013年,美国波士顿动力公司发布的人形机器人Atlas运动能力惊人……尽管出现过几次技术迭代,但人形机器人行业一度陷入沉寂,直到近年开始加速。这是为何?
  北京航空航天大学机器人研究所名誉所长王田苗表示,长期以来机器人开发以编程为基础,2022年AI大模型问世,能模拟人类的大脑,具有泛化迁移等能力,推动人形机器人这一新物种的发展。
  浙江人形机器人创新中心主任、浙江大学教授熊蓉表示,传统机器人研究范式依赖对人类运动肌理的数学建模。如今,人们可通过大规模数据采集和神经网络训练让机器人掌握更多隐性知识,举一反三。
  在沈阳新松机器人自动化股份有限公司总裁张进看来,推动人形机器人发展的最大力量是新一代人工智能,让人形机器人拥有“大脑”,逐步具备泛化能力。
  多名受访专家提到2022年业内一个标志性事件:特斯拉正式发布人形机器人Optimus(擎天柱)。马斯克展示它在汽车工厂搬运箱子、抓取金属棒的视频,并表示将规模化生产。
  清华大学机器人控制实验室主任赵明国观察到,特斯拉将汽车工业的供应链优势引入机器人领域,大幅降低硬件成本。
  人形机器人主要由“大脑”“小脑”和“本体”三部分协同支配。以让人形机器人接一杯水为例——要拆解指令、识别环境、规划路径,就要求“大脑”具备多层级决策能力;要完成走、拿、倒、递等具体动作,则需“小脑”精准控制。
  业界认为,当下限制人形机器人发展最大的瓶颈仍是“大脑”。
  哈尔滨工业大学计算学部副主任、人工智能学院执行院长张伟男说,在“大脑”方面,海内外还未出现像大模型那样的突破性产品。软件方面,面向跨场景的高质量、大规模数据比较缺失。硬件方面,面向机器脑的专用算力芯片还需进一步研发。
  近来,人形机器人端茶倒水、在葡萄上穿针等视频在社交媒体广泛传播,不少人由此认为:很快可以买一台机器人当保姆了。多名业界专家对此态度谨慎。
  北京钢铁侠科技有限公司创始人张锐的团队,2021年入选参与中国宇航员人形机器人项目。他坦言,相比进太空,人形机器人进家庭的难度更高、周期更长。他认为,未来进入家庭的人形机器人不能是现有机械、电子结构的堆叠,而要借助新材料形成新一代的肌肉、骨骼。

中国制造优势

  上海临港和奉贤区交界处一个工业园区,上海智元新创技术有限公司一期工厂坐落于此。这里被业界称为上海首座人形机器人的量产工厂,今年1月第1000台通用具身机器人下线。
  “就像人有200多块骨骼一样,双足人形机器人A2全身有400多个零部件。”智元合伙人、具身业务部总裁姚卯青说,机器人不是组装在一起就完成,而只是刚刚开始。为了避免之后行走不稳或摔倒,它必须经过一道又一道的分项测试,比如单腿负重30公斤的深蹲,要进行2000次以上的测试。
  除了人形机器人初创企业,还有两类企业在入局研发人形机器人:一类是领先的科技企业,如华为、科大讯飞等,它们从人工智能角度切入,为机器人提供“智能”;另一类是新能源车企,如小鹏、小米等,主要基于人形机器人和智能汽车在电池、芯片、传感器等供应链上可以迁移。
  人形机器人产业加速,也得益于我国机器人行业发展几十年,在工业、服务等领域积累大量技术和客户。去年,我国工业机器人市场销量超过29万台,在汽车和电子行业应用程度最高。
  业界认为,工程师红利是我国发展人形机器人的重要优势之一。我国已培养出全球规模最大、结构最完整的工程师队伍。2016年教育部批准“机器人工程”作为本科专业,至今已有超过300所高校开设机器人工程本科专业。
  政策层面,国家到地方都明确加速部署。工信部2023年印发的《人形机器人创新发展指导意见》提出,人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车之后的颠覆性产品。去年七部门印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,人形机器人排在“创新标志性产品”专栏第一位。

对未来的憧憬与警惕

  人形机器人会在哪些领域率先应用?
  工信部指导意见提出三方面场景:服务特种领域需求,打造制造业典型场景,加快民生及重点行业推广。
  专家表示,一些条件恶劣、场景危险的作业,比如民爆、救援等,就需要人形机器人,可以降低工作危险性。虽然制造业是重要场景,但目前人形机器人承担的仍是简单任务,效率均不及一般工人。
  上海智元机器人的数据采集中心就是这样一所学校。约4000平方米的空间里,上百名数据采集员头戴VR眼镜、手持操作手柄,“手把手”教机器人做家务——叠衣服、收拾碗筷、倒茶、超市收银……每个动作需要机器人重复数百次。
  与此同时,北京、上海的国家地方共建人形机器人创新中心也建立起人形机器人“技校”。
  冷晓琨认为,这些训练场把实际生产生活的场景抽象出来,通过人工操作机器人完成任务,采集多维数据,然后将数据输入具身智能模型,成熟后再将模型部署到机器人,使它获得新技能,这是人形机器人未来几年发展的核心工作。
  未来人形机器人会给人类工作和生活带来极大便利,也可能给原有社会秩序带来挑战。人们会担心机器人不知何时会失控,人类的权利在不知不觉中被侵犯,还担忧机器人的行为无法追溯和问责。
  中国工程院院士、机器人与工业自动化专家王天然认为,这些问题的解决方式直接决定了公众对于机器人及其技术的接受程度。如何对机器人的行为加以约束,应该成为机器人设计者、生产者、应用者乃至社会管理者都关注的问题。
  这场人机共舞才刚刚开始,它的舞步将关乎文明未来的律动。

新华社记者

(责编:刘洋、刘_洋)

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