具身智能“進化”加速

????????警用裝備網(wǎng)訊：?作為連接虛擬空間和現(xiàn)實空間的橋梁，“具身智能”被認為是新一波AI浪潮的核心方向，在這一領域，眾多初創(chuàng)公司涌現(xiàn)、融資屢創(chuàng)新高、技術不斷取得突破。

　　在大模型催化下，作為具身智能領域最具代表性實體的人形機器人，2024年加速產(chǎn)業(yè)化落地。如果我們將大模型視為“有趣的靈魂”，具身智能賦能的人形機器人就可看作是“好看的皮囊+有趣的靈魂”。

8月21日在世界機器人大會上拍攝的人形機器人

重新定義機器人

　　“具身智能”一詞具有極濃厚的技術哲學色彩。1945年，法國哲學家梅洛·龐蒂提出“具身性”概念，認為身體是我們在世界上存在的媒介物，人類通過身體與周圍的環(huán)境進行互動和感知，進而理解世界。

　　1950年，被稱為“人工智能之父”的英國計算機科學家圖靈在論文《計算機器與智能》中首次提出“具身智能”這一概念。

　　顧名思義，具身智能是指將人工智能（AI）融入機器人等物理實體，賦予它們具有像人類一樣的感知、學習和與環(huán)境動態(tài)交互的能力。在生活中，可感知周邊環(huán)境的智能掃地機器人、已進入路測的自動駕駛汽車，都可被視為具身智能的雛形，而人形機器人則是具身智能最理想的載體。

　　被提出后經(jīng)過了半個多世紀，具身智能這一經(jīng)典概念為何重新煥發(fā)生命力？優(yōu)必選科技副總裁、研究院院長焦繼超接受《環(huán)球》雜志記者專訪時說，過往因為AI相關技術、軟硬件及算力等因素還未發(fā)展成熟，具身智能領域進展緩慢。近幾年，機器人運動控制系統(tǒng)和機電系統(tǒng)設計等硬件取得顯著進步，使得機器人能在更復雜環(huán)境中執(zhí)行任務。軟件方面，強化學習、模仿學習等算法的應用，提升了機器人在未知環(huán)境中的學習和適應能力。算力、傳感器等技術也日趨成熟，使整個具身智能底層系統(tǒng)得到完善，加速落地。

　　事實上，最近十年，智能化水平相對較低的工業(yè)機器人/機械臂早已大量進入制造業(yè)工廠，帶來質效提升。專用工業(yè)機器人是“固定程序+機械臂”的組合，具身智能賦能的通用機器人則是“多模態(tài)感知+大腦決策”的迭代。

　　清華大學交叉信息研究院助理教授許華哲展望，未來機器人將呈現(xiàn)多姿多彩的形態(tài)：雙足、四足、輪式，正如自然界的物種多樣性一樣。比如可以載重爬山的機械狗、智能無人機甚至機器小蜜蜂。由于這個世界是為人打造的，大至建筑小至家具的高矮都是為了適配人，人形機器人將成為最能夠幫助人的機器人形態(tài)。

　　作為通用機器人代表的人形機器人，被稱為機器人皇冠上“最亮的明珠”。無論是電影《超能陸戰(zhàn)隊》里可愛且暖心的機器人大白，《人工智能》里深愛人類養(yǎng)母的機器男孩大衛(wèi)，還是《終結者》里施瓦辛格飾演的機器人戰(zhàn)士T-800，這類影視劇作品中描摹的機器人大多就是以高度擬人的外形出現(xiàn)，塑造了大眾對機器人最原始的認知。

　　人形機器人的外觀和行為與人高度相似，其標志就是靈活的雙手、四肢以及靠雙足行走的運動方式。最重要的是，它能夠適應人類的生存環(huán)境、使用人類的生產(chǎn)工具，形態(tài)更易令人產(chǎn)生共鳴。

　　人形機器人領域在2024年取得“技驚四座”的進展：優(yōu)必選人形機器人Walker聚焦汽車、3C等制造業(yè)重點領域，已進入多家車廠實訓；宇樹科技機器人實現(xiàn)了完全仿人的自然行走；波士頓動力的新版Atlas機器人可在工廠里不同儲物柜之間絲滑搬動零件；特斯拉人形機器人擎天柱（Optimus）計劃在2025年量產(chǎn)……

　　“目前，國內很多工廠都已實現(xiàn)高度的自動化，但工廠里現(xiàn)在仍需要人的地方，就是未來人形機器人接手的地方?！痹S華哲告訴記者，未來工廠將呈現(xiàn)流水線機械臂和人形機器人配合的最終形態(tài)。

　　人形機器人可解決生產(chǎn)線“最后一公里”的問題。比如，在總裝環(huán)節(jié)——即把所有批量生產(chǎn)好的零件按顧客需求組裝成產(chǎn)品，就可以由具有泛化能力的人形機器人來幫忙。此外，在家庭服務、公共服務等更復雜多變的場景中，人形機器人更具優(yōu)勢，可適應不同的環(huán)境和需求，完成多種任務。

從“學習人”到“超越人”

　　人形機器人的研發(fā)始于對人本身的學習與模仿。我們可以用大腦、小腦和本體，來拆解人形機器人的研發(fā)難點。“大腦”是機器人承擔自主學習、規(guī)劃和決策任務的中樞；“小腦”負責運動控制，包括從行走到跑跳，以及從簡單抓取到復雜的手部動作等；而本體部分包括軀干四肢結構和靈巧手設計。

9月12日，一款智能機器人在服貿會國家會議中心會場向觀眾“比心”

焦繼超告訴《環(huán)球》雜志記者，目前這三大領域都有較多技術難點待突破：“大腦”方面，云邊端一體計算架構、多模態(tài)感知與環(huán)境建模等是近年技術攻關焦點，“仿人最大難點在于對人腦的模仿，因為現(xiàn)有科學理論對人腦的研究遠遠不足”；“小腦”方面，人機交互能力、復雜地形通過、全身協(xié)同精細作業(yè)等是重要方向；“本體”方面，剛柔耦合仿生傳動機構、高緊湊機器人四肢結構與靈巧手設計等關鍵技術，構成了人形機器人靈活運動所需的重要硬件基礎。

　　近些年，大模型的出現(xiàn)讓機器人“大腦”顯著“進化”，大大提升了機器人的通用性和泛化性，更有望降低人形機器人的開發(fā)成本，加速其走入千家萬戶。

　　優(yōu)理奇機器人科技公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官楊豐瑜接受記者專訪時說，現(xiàn)在業(yè)界主要使用預訓練大模型訓練機器人，讓其具備更強的學習能力；大模型還能將特定任務的學習遷移到機器人任務上，提高其適應能力；另外還可利用大模型的多模態(tài)處理能力，結合視覺、聽覺、觸覺等各種輸入，提升機器人對復雜場景的理解。

　　許華哲向記者介紹了最近很火的“視覺語言行動模型”。這一模型同時兼具大腦的泛化性和小腦的運動控制能力，能幫助機器人在完全陌生的環(huán)境下完成規(guī)定動作。比如，通過該模型訓練的機器人在進入不同家庭后，面對不同外觀的冰箱，可以做到絲滑開門取物。

　　“大模型技術的發(fā)展，大大提升了人形機器人的智能化水平，更‘聰明’的人形機器人將更符合人類心智，交互也更自然。除了具有勞動價值，人形機器人還能為我們帶來情感價值?！苯估^超說。

　　楊豐瑜也認為，在自然語言處理方面，大模型能夠提升機器人與人類的交互能力，讓機器人更容易理解人的指令。

研發(fā)馬拉松，中美同起跑

　　目前，人形機器人已進入產(chǎn)業(yè)化落地初期階段，在工業(yè)制造、商用服務和家庭陪伴領域都開始“試水”。環(huán)顧全球，無論是在技術突破、落地進展還是融資規(guī)模上，人形機器人研發(fā)競賽基本上以中國和美國為主導。

　　“如果把人形機器人行業(yè)比喻成一場馬拉松，中國和歐美國家，目前幾乎都處在前面1000米的起跑階段。”焦繼超說。

　　許華哲認為，在大模型技術方面，美國已搶占先機，但在具身智能領域，中美幾乎勢均力敵，“這對中國來說是一個機會”。

　　楊豐瑜也認為，美國在AI和多模態(tài)大模型技術上領先中國1年左右。大模型研發(fā)能力、感知技術的領先，使美國企業(yè)在機器人決策系統(tǒng)和復雜任務處理方面具有更強競爭力。而中國的優(yōu)勢更多體現(xiàn)在工業(yè)機器人領域，特別是在制造業(yè)中應用較為成熟。

　　而在人形機器人技術專利方面，中國已走在前列。人民網(wǎng)研究院《人形機器人技術專利分析報告》顯示，截至2023年5月，中國已累計申請6618件人形機器人技術專利，是申請人形機器人技術專利數(shù)量最多的國家。同時，國內的廣闊市場也為人形機器人落地提供了充足的場景。

　　但對中國機器人行業(yè)來說，更大的挑戰(zhàn)在于機器人大腦的核心算法和高端芯片（特別是英偉達芯片）受美國芯片法案影響較大。“盡管中國在硬件自研方面取得了一些突破，但在機器人操作的‘大腦’部分，即算法開發(fā)和高性能芯片制造上，尚存在差距。”楊豐瑜說。

　　許華哲也認為，盡管目前在機器人領域，電機等國產(chǎn)零部件質優(yōu)價廉，但芯片被“卡脖子”是最大隱患。包括地平線機器人在內的一些業(yè)內公司正努力實現(xiàn)芯片國產(chǎn)化，但只有核心芯片實現(xiàn)國產(chǎn)化才能“安心”，這需要時間。

打造機器人“試驗田”

　　算力、算法和數(shù)據(jù)被普遍認為是具身智能發(fā)展的核心生產(chǎn)要素，盡管目前中國可能在算力和算法方面受制于人，但數(shù)據(jù)卻是中國的最大競爭優(yōu)勢。楊豐瑜指出，在具身智能領域，物理世界中的數(shù)據(jù)比較稀缺，僅靠合成數(shù)據(jù)難以完全復刻現(xiàn)實中的復雜場景。一些模型在合成數(shù)據(jù)訓練后會崩潰，因為它們無法應對真實世界中多樣且不可預期的情況。

9月20日，在2024世界制造業(yè)大會上，一款人形機器人展示搬運技能

這方面，中國擁有豐富的應用場景和龐大的潛在用戶人口。許華哲介紹，真實世界的數(shù)據(jù)一般靠各家機器人公司自己采集。接下來的關鍵就是，如何在真實世界場景中采集大量數(shù)據(jù)，并由國家統(tǒng)籌流通和供給人形機器人行業(yè)使用。比如，北京創(chuàng)新中心人形機器人有限公司正計劃打造一個開源數(shù)據(jù)集供學界和業(yè)界使用。未來，高質量的共享數(shù)據(jù)集將大大助力行業(yè)發(fā)展。

　　機器人要取得更大突破，還需在更多真實場景中去驗證。然而，傳統(tǒng)行業(yè)出于風險、成本等考慮，不愿過早采用未成熟的創(chuàng)新技術，這限制了機器人技術的迭代和實際應用。

　　楊豐瑜認為，如果一些傳統(tǒng)行業(yè)開放部分工業(yè)或服務場景（比如商超零售、公共服務、醫(yī)療陪護等）作為“試驗田”，讓機器人公司在真實環(huán)境中不斷調整、優(yōu)化功能，將有助于快速推進技術成熟。國家對此可以考慮出臺相關措施加以推動。許華哲提出建議，傳統(tǒng)行業(yè)還可以股東而非客戶形式加入機器人公司，提供更長期支持，借此逐步實現(xiàn)部分生產(chǎn)線被機器人替代。

　　對于具身智能來說，人才是行業(yè)未來高速發(fā)展面臨的另一大挑戰(zhàn)。許華哲指出，目前具身智能領域人才資源緊張，甚至出現(xiàn)和“大模型”公司搶人的現(xiàn)象。楊豐瑜也認為，很多人才被吸引到大模型或AI領域，導致機器人行業(yè)出現(xiàn)較大人才缺口。

　　楊豐瑜指出領域內主要缺乏三類人才：首先是在觸覺反饋、多模態(tài)感知、機械臂精密控制、硬件設計等高精尖領域的人才；其次是急需橫跨算法、硬件、軟件、工業(yè)設計等領域的復合型人才；最后是具備產(chǎn)品設計思維、用戶體驗設計能力的非傳統(tǒng)技術人才。

　　“可通過高校、研究院等協(xié)同培養(yǎng)，設置專項獎學金或引進國際頂尖人才，培養(yǎng)跨學科復合型人才?！睏钬S瑜說。

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