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人形機(jī)器人打開“具身智能”藍(lán)圖

2024-06-13 13:35 來源:經(jīng)濟(jì)參考報 次閱讀
 
人形機(jī)器人打開“具身智能”藍(lán)圖

從搬運(yùn)重物到端茶倒水,從進(jìn)廠打工到做飯疊衣……當(dāng)大模型為機(jī)器人注入“靈魂”,人形機(jī)器人“進(jìn)化”加速。業(yè)內(nèi)人士指出,人形機(jī)器人工業(yè)場景的落地最快今年或明年就能在部分試點(diǎn)實(shí)現(xiàn),“入戶”則將在10年左右。

  變化——邁入“人形時代”

  近期,國產(chǎn)人形機(jī)器人領(lǐng)域動作頻頻:全球首例純電驅(qū)全尺寸人形機(jī)器人“天工”首次在北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心實(shí)現(xiàn)“擬人奔跑”、瞄準(zhǔn)老年人陪護(hù)市場的人形機(jī)器人Unitree G1問世、工業(yè)版人形機(jī)器人Walker S進(jìn)入蔚來總裝車間“實(shí)訓(xùn)”當(dāng)起“見習(xí)廠工”……

  不止中國,站上風(fēng)口的人形機(jī)器人,正在席卷全球一二級市場。從創(chuàng)業(yè)公司到科技巨頭,從軟件平臺到硬件開發(fā),都在競相入場。當(dāng)英偉達(dá)、特斯拉、微軟紛紛以實(shí)際行動表示“看漲”后,高盛重新調(diào)整了對2035年人形機(jī)器人全球市場規(guī)模的預(yù)期:從60億美元上調(diào)至380億美元。

  “一條千億元規(guī)模的賽道,三個因素缺一不可:市場需求的驅(qū)動、產(chǎn)業(yè)鏈條的完備、核心技術(shù)的突破?!眱?yōu)必選副總裁、研究院執(zhí)行院長焦繼超說,“機(jī)器人+大模型”落地提速的今天,技術(shù)、資本、市場實(shí)現(xiàn)具身智能的熱情,掀起廣闊的想象空間。

  老齡化社會、少子化社會的疊加,以及勞動力的相對短缺,激發(fā)了社會對人形機(jī)器人的切實(shí)需求。“制造業(yè)(如汽車組裝、零部件排序)及特殊作業(yè)(如高空作業(yè)、危險任務(wù))方面,人形機(jī)器人能完成高風(fēng)險、重復(fù)性的臟活、苦活、累活,降低相關(guān)崗位的傷病率、死亡率,提升職業(yè)滿意度,因此市場對人形機(jī)器人的到來充滿期待。”北京大學(xué)計算機(jī)學(xué)院博士生導(dǎo)師、北大-銀河通用具身智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任王鶴說。

  記者來到北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心,迎面遇見一位身材頎長的機(jī)器人正在爬樓梯。這個名為“天工”的人形機(jī)器人不僅擁有聰明的腦、靈巧的手,絲滑的動作間還透著些許“柔美”,就連外形都與人類貼近:身高1.63米、體重43公斤。當(dāng)工程師向“她”發(fā)出指令,只見“天工”上半身略向前傾,手臂配合腿部移動加大擺動,竟邁開小步跑了起來。

  深耕機(jī)器人20余年的北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理熊友軍相信,通用機(jī)器人的未來形態(tài)一定是“人形”。

  過去傳統(tǒng)的僅從事單一操作的專用機(jī)器人,如焊接機(jī)器人、打磨機(jī)器人,本質(zhì)上是一個自動化設(shè)備,僅需執(zhí)行人提前寫好的固定程序,因此形態(tài)上只需要一條腿或一只臂。

  “而大模型為機(jī)器人注入‘靈魂’后,機(jī)器人獲得了前所未有的感知、理解、推理、決策能力,能完成復(fù)雜環(huán)境的多元任務(wù)。一方面,人類社會的基礎(chǔ)設(shè)施、場景構(gòu)建、工具設(shè)計,均是基于人類的物理特性進(jìn)行開發(fā),‘人形’可降低適配成本、快速適應(yīng)環(huán)境;另一方面,未來通用機(jī)器人的終極目標(biāo)是走入人類生活、服務(wù)人類,‘人形’是與人交互最自然、體驗(yàn)最優(yōu)的形態(tài)?!毙苡衍娬f。

  進(jìn)化——實(shí)現(xiàn)“知行合一”

  這屆“人形機(jī)器人”妙在何處?

  相較于過去一只機(jī)械臂,已“實(shí)訓(xùn)”下車間的國產(chǎn)人形機(jī)器人Walker S用絲滑行動給出答案:“她”的一雙敏捷手對準(zhǔn)車頭精準(zhǔn)貼上車標(biāo),一雙靈巧腳帶動軀干協(xié)調(diào)地自動走位到每個座椅進(jìn)行安全帶的拉伸檢測,一雙“慧眼”還能對準(zhǔn)車門、車身表面進(jìn)行缺陷檢測。

  “這屆人形機(jī)器人的飛躍性突破是‘知行合一’。表現(xiàn)為‘聰明腦’指揮‘敏捷手’‘靈巧腳’,使機(jī)器人行動起來更加自主、靈活,且能在學(xué)習(xí)中不斷進(jìn)化?!笨拼笥嶏w機(jī)器人首席科學(xué)家季超說。

  何來“聰明腦”“敏捷手”“靈巧腳”?

  “一方面,大模型的迭代使‘大腦’更加聰明;另一方面,人形機(jī)器人軟硬件能力的提升,使運(yùn)動更加靈活。兩股力量牽引人形機(jī)器人的進(jìn)化?!奔境f。

  看上去,大模型有了“身體”,機(jī)器人也有了“大腦”。往里看,其實(shí)是大模型的感知推理能力,融入了機(jī)器人的具身能力。

  這些類人的能力又是如何實(shí)現(xiàn)的?

  “源自三個部分:感知、規(guī)劃、執(zhí)行。”王鶴說,從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度,如果拿人來類比,不僅需要人類智慧的核心大腦,也關(guān)系到負(fù)責(zé)運(yùn)動控制的小腦。

  人形機(jī)器人的“大腦”負(fù)責(zé)感知、理解、規(guī)劃?!爱?dāng)我們對機(jī)器人說‘我渴了’,機(jī)器人首先會理解并拆解意圖,然后分步驟進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計:比如,第一步尋找水在哪里,第二步思考如何打開冰箱門、從冰箱中取出水、關(guān)上冰箱門,第三步遞送到我們面前。這每一步,包括理解語義、任務(wù)規(guī)劃,都在‘大腦’中進(jìn)行?!蓖斛Q舉例說。

  人形機(jī)器人“小腦”的使命則是運(yùn)動控制、任務(wù)執(zhí)行。王鶴進(jìn)一步解釋,“例如,如何找到冰箱位置、避開路障走過去,用多大的力去伸手拉門、冰箱門開到多大,以及行走的每一步如何調(diào)動四肢與軀干、實(shí)現(xiàn)手眼腳協(xié)調(diào)運(yùn)動,‘小腦’實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是當(dāng)前研發(fā)的難點(diǎn)。”

  “技術(shù)路線上,今天的人形機(jī)器人已經(jīng)越來越接近人類思考、決策、執(zhí)行的過程?!毙苡衍娬f,過去的認(rèn)知是通過語音交互、視覺識別,以自然語言理解的方式或傳統(tǒng)的人工智能方式實(shí)現(xiàn),現(xiàn)在則使用VLA(視覺語言動作)這樣的多模態(tài)大模型來完成“大腦”功能。過去的運(yùn)動控制是通過模型優(yōu)化的方式,而現(xiàn)在人形機(jī)器人的跑、跳則更多是基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)、模仿學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)“小腦”與“軀干”的功能。

  大模型的迭代為機(jī)器人帶來的革命性變化在于,它不僅應(yīng)用于“大腦”的理解、推理、規(guī)劃之中,也將融入到“小腦”“軀干”參與的感知與執(zhí)行過程。

  人形機(jī)器人擁有更加強(qiáng)大的泛化能力后,將更好地與物理世界交互,進(jìn)一步降低部署成本、應(yīng)用門檻,這也是具身智能前進(jìn)的方向?!熬呱碇悄軓?qiáng)調(diào)智能體與物理世界的交互與反饋,服務(wù)于現(xiàn)實(shí)場景,解決人類的實(shí)際訴求?!苯估^超說。

  演化——“入戶”十年可期

  人形機(jī)器人以“洪荒之力”模仿并復(fù)刻人類智能,但它終究不是人類。

  莫拉維克悖論指出,人類獨(dú)有的高階智慧對機(jī)器而言只需要極少的運(yùn)算,如推理,而人類無意識的技能與直覺卻需要機(jī)器耗費(fèi)極大的運(yùn)算能力,如接住拋物。

  “眼下,人形機(jī)器人的能力瓶頸并非在于‘大腦’的感知、理解、判斷,而恰恰是缺乏類似人類‘小腦’的泛化執(zhí)行能力。”王鶴說,這一瓶頸導(dǎo)致的問題就是人形機(jī)器人“干活”不夠快、不夠敏捷。

  這一瓶頸的根源是高質(zhì)量數(shù)據(jù)的匱乏?!皺C(jī)器人‘大腦’所需數(shù)據(jù)可從互聯(lián)網(wǎng)的文本、圖像中獲得,而‘小腦’所需的數(shù)據(jù)少之又少。有限的來源之一是國外部分企業(yè)采取的人工遙控機(jī)器訓(xùn)練的方式,采集到的數(shù)據(jù)既難、又貴、且慢?!蓖斛Q說。

  高精度模擬真實(shí)世界的物理場景、于仿真環(huán)境里合成的數(shù)據(jù)不失為一種有效的解決方案。比如,合成靈巧手模擬真實(shí)世界抓取物體進(jìn)行訓(xùn)練采集到的數(shù)據(jù),然后在真實(shí)環(huán)境里測試、泛化,能破解機(jī)器人“小腦”所需的數(shù)據(jù)“投喂”問題。

  還有專家指出,實(shí)時性、推理速度也是當(dāng)前具身智能面臨的另一瓶頸。目前,基于大模型的機(jī)器人控制在線決策至少需50毫秒,一般延遲為1至5秒,無法滿足工業(yè)場景3至10毫秒的需要。

  “人形機(jī)器人是一塊難啃的硬骨頭,它的突破一定需要時間的積累和技術(shù)的沉淀。大規(guī)模量產(chǎn)、商業(yè)化也都是挑戰(zhàn)?!倍辔皇茉L者表示,盡管人形機(jī)器人的成長速度肉眼可見,但距離產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的“iPhone時刻”還有距離。

  “可以確定的是,人形機(jī)器人率先在工業(yè)場景落地,接下來是應(yīng)用于商業(yè)場景,最后是進(jìn)入千家萬戶。其中,工業(yè)場景的落地最快今年或明年就能在部分試點(diǎn)實(shí)現(xiàn),人形機(jī)器人‘入戶’在10年左右實(shí)現(xiàn)?!毙苡衍娬f。

  焦繼超給出一組數(shù)據(jù):目前,中國是全球申請人形機(jī)器人技術(shù)專利最多的國家,共計6618件。“這將為我國人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步向好發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。”

  “什么時候我們能做到‘類腦模型’,把所有模態(tài)數(shù)據(jù)一股腦放入數(shù)據(jù)集中,還能響應(yīng)足夠敏捷,聽得懂語義、解析得了意圖,也就真正實(shí)現(xiàn)了具身智能,這也是我們將著力解決的問題?!蓖斛Q說。(記者 張漫子 北京報道)

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