全球首个人形机器人半程马拉松赛在北京举行 人机共跑开启新时代

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4 月 19 日,全球首个人形机器人半程马拉松赛于北京举办。在 21.0975 公里的赛道之上,首次出现了“人机共跑”的景象。来自高校、科研机构以及企业的 20 支机器人队伍参与了此次比赛。

此前的蛇年春晚上,有 10 多台宇树机器人。这些机器人身着花棉袄登上舞台,它们与真人舞者一起扭秧歌、转手绢,这引起了各方的高度关注。人们惊呼,人形机器人已经来到了普通人的生活中。

人类长久以来都憧憬着能造出一台像人一样的机器。从古籍《列子·汤问》中记载偃师造“人偶”开始,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一直没有停止。近半个世纪里,这一行业的发展有起有伏,世界各国推出了多种人形机器人,但总体发展速度较为缓慢。

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

3 月底,参加中关村论坛年会的嘉宾称,每走几步就能碰到一个人形机器人。年会期间,近百台人形机器人活跃在迎宾、交流、主持、表演等场景,这些机器人来自 10 多家企业。

春节到现在已经过去了两个多月。在这期间,社交媒体上经常能看到人形机器人的爆款视频。这些视频展示了人形机器人的前空翻、后空翻以及骑自行车等绝技。这些绝技刷新了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。它着重于智能系统与身体的紧密联结。通过身体与环境的交互来达成智能行为。与之有区别的概念是无身体的智能,例如,不存在物理身体,完全依靠计算和数据处理来实现智能行为的聊天机器人。

人形机器人属于具身智能的典型应用形态之一。在今年的全国两会上,政府工作报告明确指出要建立未来产业投入增长机制,并且要培育包括具身智能在内的未来产业。

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一些人工智能公司正在率先使用人形机器人。

优必选最近发布的视频中,在极氪汽车工厂里。有两台高 1.72 米的机器人 Walker S1 相对而立。它们同时向对方点了点头。接着张开了手臂。一起搬运一个长 1.2 米、宽 50 厘米、高 40 厘米的物料盒。

乐聚公司创始人冷晓琨表示,机器人的工作效率大概是熟练工人的 70%。目前进入车厂实训的机器人“夸父”,无法承担像打精密螺丝这类高级技工所做的复杂工作,它主要从事繁重、泛化性强且高度重复的工作,例如搬运各种大小、颜色、重量、尺寸不同的箱子,以及分拣不同形状的零配件等。

宇树科技暂未有让机器人进入工厂的打算,近期它在京东、速卖通等海内外电商平台陆续推出了新的产品。宇树的产品分为两类,其中四足机器狗主要是面向 C 端的消费者,人形机器人主要是面向开发者。

宇树的市场总监黄嘉玮表明,去年宇树的人形机器人被销售到了 100 多个国家和地区。其核心用户包括大学、科研院所以及科技 AI 公司等。这些用户会在宇树的硬件上进行二次开发。

全国多地正加快围绕人形机器人进行产业布局。当下,北京、上海、深圳、重庆等超过 10 个地方政府已经着手建立产业基金,或者正在筹备建立产业基金。

在投资领域,机器人公司的热度持续上升。创业投资和新兴科技行业数据服务商 IT 桔子的数据表明,今年的前 3 个月,身处于具身智能赛道的 50 多家企业获得了超过 60 亿元的融资。

加速因何而起?

1973 年,早稻田大学推出了世界上第一款全尺寸人形机器人 WABOT - 1,它每走一步需要 45 秒;本世纪初,日本本田公司发布了人形机器人 ASIMO(阿西莫),此机器人能够上下楼梯;2013 年,美国波士顿动力公司发布的人形机器人 Atlas,其运动能力十分惊人……

人形机器人行业曾出现过几次技术迭代,然而一度陷入沉寂。直到近年,它才开始加速发展。这其中的缘由是什么呢?

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北京航空航天大学机器人研究所名誉所长王田苗称,长久以来机器人的开发是以编程作为基础的。在 2022 年,AI 大模型诞生了,它能够模拟人类的大脑,具备泛化迁移等诸多能力,从而推动了人形机器人这一新物种的发展。

浙江人形机器人创新中心的主任,也就是浙江大学的教授熊蓉表明,传统的机器人研究范式是依靠对人类运动肌理进行数学建模的。当下,人们能够借助大规模的数据采集以及神经网络的训练,使机器人获取更多的隐性知识,从而能够由此及彼、触类旁通。

人工智能赋能机器人,也是产业界的共识。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司总裁张进认为,推动人形机器人发展的最大力量为新一代人工智能,这种人工智能能让人形机器人拥有“大脑”,并且逐步具备泛化能力。

多名受访专家提及 2022 年业内的一个标志性事件。这个事件是特斯拉正式发布了人形机器人 Optimus(擎天柱)。马斯克展示了它在汽车工厂搬运箱子的视频,也展示了它抓取金属棒的视频,并且表示将会进行规模化生产。

清华大学机器人控制实验室的主任赵明国注意到,特斯拉把汽车工业的供应链优势带到了机器人领域,从而使得硬件成本大幅度降低。

人形机器人主要由“大脑”“小脑”和“本体”三部分协同进行支配。比如让人形机器人接一杯水这件事:要对指令进行拆解,要对环境进行识别,要对路径进行规划,这就需要“大脑”具备多层级的决策能力;要完成走、拿、倒、递等这些具体的动作,就需要“小脑”进行精准的控制。

今年以来有一些产品亮相了,这些产品展现了机器人关键技术的提升。宇树机器人在春晚进行了表演,它被认为“小脑发达”,并且展示出了很高的运动控制水平。北京人形机器人创新中心发布了“慧思开物”平台,该平台试图构建一个通用软件系统,这个系统兼容多本体多场景,具有强大的泛化能力。

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的副主任以及人工智能学院的执行院长张伟男表示,在“大脑”这一领域,无论是在国内还是海外,都还没有出现如同大模型那样具有突破性的产品。在软件方面,缺乏面向跨场景的高质量且大规模的数据。而在硬件方面,面向机器脑的专用算力芯片还需要进一步去进行研发以及普及。

星海图人工智能的联合创始人是许华哲,他是清华大学交叉信息学院的助理教授。他的主要研究方向为具身智能的基础大模型。他曾以做饭为例,来描述理想中机器人“大脑”所能达到的水平。

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我希望机器人能做一道松鼠鳜鱼。因为这道菜的操作难度相当大,鱼是活的,既滑又黏,并且还有颗粒状的鳞片。不仅要处理活鱼,还得具备改刀、油炸、炒糖色、浇汁以及摆盘的技能。许华哲表示,至少要过十几年才能够吃到机器人做的这道菜。

近来,人形机器人有端茶倒水的行为,还有在葡萄上穿针的行为,这些视频在社交媒体上广泛传播。不少人基于此认为很快能够买一台机器人当作保姆了。多名业界专家对这种看法持谨慎态度。

北京钢铁侠科技有限公司的创始人张锐,其团队在 2021 年入选参与了中国宇航员人形机器人项目。他坦承,与进入太空相比,人形机器人进入家庭的难度更大,周期也更长。原因在于家是一个复杂的环境,这里可能有老人、小孩以及猫狗。而且不同地面的平整度和摩擦力各不相同,人形机器人在行走时存在倾倒的风险。他认为,未来进入家庭的人形机器人不能仅仅是现有机械和电子结构的简单堆叠。它需要借助新材料,从而形成新一代的肌肉和骨骼。

冷晓琨认为,未来进入家庭的人形机器人,要做到像家电那般便宜,并且像博士那样聪明。他表示,机器人的成本降低只是个时间方面的问题,然而如何将 AI 智能运用到本体上,这是研究的难点所在。

中国制造优势

上海临港与奉贤区交界处有一个工业园区,上海智元新创技术有限公司的一期工厂位于此地。此工厂被业界称作上海首座人形机器人的量产工厂,在今年 1 月,第 1000 台通用具身机器人下线。该工厂分为两层,其中一楼用于生产和组装,二楼用于整机测试。

人有 200 多块骨骼,双足人形机器人 A2 全身则有 400 多个零部件。智元合伙人、具身业务部总裁姚卯青表示,机器人的组装完成只是开始,并非全部。为避免之后行走不稳或摔倒,它需经过一道又一道分项测试,像单腿负重 30 公斤的深蹲,这种测试要进行 2000 次以上。

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,像华为、科大讯飞等,它们从人工智能的角度进行切入,从而为机器人提供“智能”。另一类是新能源车企,例如小鹏、小米等,主要是因为人形机器人和智能汽车在电池、芯片、传感器等供应链上能够迁移,并且在自动驾驶技术和 AI 模型的应用方面存在相似之处。

人形机器人最早出现在国外。然而,真正实现产业化落地最有可能是在中国。这是因为中国拥有极为完整的产业链,所有需要的核心零部件和技术都有相应的团队在进行研究。张进表示,有的团队专注于做“大脑”,有的团队擅长做双足、胳膊等,大家会共同合力形成一个完整且健康的产业生态。

小鹏汽车的创始人何小鹏表明,公司当下着重进行“大脑”所需的物理世界大模型的研发工作。当下的人形机器人已接近自动驾驶的 L2 初级阶段,他期望能够尽早让人形机器人具备可量产且有商业价值的 L3 能力。

人形机器人产业得以加速,是因为我国机器人行业已经发展了几十年。在这几十年中,在工业、服务等领域积累了大量的技术和客户。去年,我国工业机器人的市场销量超过了 29 万台,并且在汽车和电子行业的应用程度最为突出。

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广东拓斯达科技股份有限公司的创始人吴丰礼主要从事工业机器人业务。他表示,企业拥有 20 多万家制造业客户,这就是未来能够做人形机器人的底气所在。因为研制出的人形机器人产品能够第一时间应用到现有客户中。

张进表明,新松在 20 多年间始终将目光聚焦于工业机器人这一领域,在此过程中积累了大量丰富的工业知识以及经验。倘若工业领域当中出现了人形机器人被大量应用的场景,那么企业内部的人形机器人团队便能够迅速地采取行动并跟进相关事宜。

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。我国培养出了全球规模最大且结构最完整的工程师队伍。2016 年,教育部批准“机器人工程”成为本科专业。到目前为止,已有超过 300 所高校开设了机器人工程本科专业。

国家层面到地方层面都在政策方面明确加快部署。工信部于 2023 年印发了《人形机器人创新发展指导意见》,该意见提出人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车之后的具有颠覆性的产品。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》中,人形机器人被排在“创新标志性产品”专栏的第一位。近年,北京、上海、深圳、杭州等地已出台支持政策。

人形机器人通往未来的路径越来越清晰了。人工智能与先进制造相结合,正在使中国处于机器人技术革命的世界前沿地位。

对未来的憧憬与警惕

人形机器人会在哪些领域率先应用?

工信部的指导意见提出了三个方面的场景。其一,服务于特种领域的需求;其二,打造制造业的典型场景;其三,加快在民生及重点行业的推广。

专家称,像民爆、救援这类条件恶劣且场景危险的作业,是需要人形机器人的,这样能降低工作的危险性。制造业虽是重要场景,然而目前人形机器人所承担的依然只是简单任务,其效率都比不上一般工人。

业界普遍认为,人形机器人若要进入更广泛的真实应用领域,就必须先进入“职业技能培训学校”。

上海智元机器人有一个数据采集中心,它就如同这样一所学校。在大约 4000 平方米的空间内,有上百名数据采集员。他们头戴 VR 眼镜,手持操作手柄,正在“手把手”地教机器人做家务,比如叠衣服、收拾碗筷、倒茶、超市收银等。并且每个动作都需要机器人重复数百次。

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智元的创始人彭志辉进行解释,大语言模型需要文字、图片、视频等数据,然而机器人需要前往三维世界并与有形物体进行交互,这类数据无法从互联网获取,只能投入大量的人力和物力,去采集海量真实的机器人交互数据。

北京的国家地方共建人形机器人创新中心建立起人形机器人“技校”。同时,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,这些训练场将实际生产生活的场景进行了抽象。通过人工操作机器人来完成任务,同时采集多维数据。接着把这些数据输入具身智能模型,等模型成熟后,再将其部署到机器人上,让机器人获得新技能。这就是人形机器人未来几年发展的核心工作。

不少人存有“会被人形机器人抢饭碗”的担忧。一名厂长向记者透露,前年招收了大约 900 人,去年招收了 450 多人,而今年仅仅招收了 300 出头,目前仍有不少岗位空缺,确实存在一些活没人干的情况。

熊蓉表示,人形机器人若能得到大规模应用,就意味着能够取代人类去从事那些危险的工作、重复的工作以及乏味的工作。并且,这有望解决未来社会在劳动力方面出现短缺的难题。

未来人形机器人会给人类的工作带来极大便利,也会给人类的生活带来极大便利。同时,它也可能给原有的社会秩序带来挑战。

人们会担心机器人在不知何时会失去控制,人类的权利会在不知不觉中被侵犯,同时也担忧机器人的行为无法进行追溯和问责。

中国工程院院士王天然是机器人与工业自动化专家,他认为这些问题的解决方式会对公众对于机器人及其技术的接受程度产生直接影响。应该关注如何对机器人的行为进行约束,这是机器人设计者、生产者、应用者以及社会管理者都需要关注的问题。

北京大学教授刘哲觉得,人形机器人要拥有与人相当的自主性,这目前还很遥远。然而,即便如此,人形机器人的自主性仍会给人类社会带来诸多伦理方面的困境。所以,在进行伦理治理的过程中,一方面要在设计机器人的环节融入伦理考量,另一方面还需要有一个能得到社会共识的伦理框架。

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。