人形機器人打開“具身智能”藍圖
從搬運重物到端茶倒水,從進廠打工到做飯疊衣……當大模型為機器人注入“靈魂”,,人形機器人“進化”加速,。業(yè)內(nèi)人士指出,人形機器人工業(yè)場景的落地最快今年或明年就能在部分試點實現(xiàn),,“入戶”則將在10年左右,。
變化――邁入“人形時代”
近期,國產(chǎn)人形機器人領(lǐng)域動作頻頻:全球首例純電驅(qū)全尺寸人形機器人“天工”首次在北京人形機器人創(chuàng)新中心實現(xiàn)“擬人奔跑”,、瞄準老年人陪護市場的人形機器人Unitree G1問世,、工業(yè)版人形機器人Walker S進入蔚來總裝車間“實訓(xùn)”當起“見習廠工”……
不止中國,站上風口的人形機器人,,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,。當英偉達,、特斯拉、微軟紛紛以實際行動表示“看漲”后,,高盛重新調(diào)整了對2035年人形機器人全球市場規(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,“機器人+大模型”落地提速的今天,,技術(shù),、資本、市場實現(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)了社會對人形機器人的切實需求?!爸圃鞓I(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,,人形機器人能完成高風險、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,因此市場對人形機器人的到來充滿期待,?!北本┐髮W計算機學院博士生導(dǎo)師、北大-銀河通用具身智能聯(lián)合實驗室主任王鶴說,。
記者來到北京人形機器人創(chuàng)新中心,,迎面遇見一位身材頎長的機器人正在爬樓梯。這個名為“天工”的人形機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,。
深耕機器人20余年的北京人形機器人創(chuàng)新中心總經(jīng)理熊友軍相信,通用機器人的未來形態(tài)一定是“人形”,。
過去傳統(tǒng)的僅從事單一操作的專用機器人,,如焊接機器人、打磨機器人,,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,。
“而大模型為機器人注入‘靈魂’后,,機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,未來通用機器人的終極目標是走入人類生活,、服務(wù)人類,,‘人形’是與人交互最自然、體驗最優(yōu)的形態(tài),?!毙苡衍娬f。
進化――實現(xiàn)“知行合一”
這屆“人形機器人”妙在何處,?
相較于過去一只機械臂,,已“實訓(xùn)”下車間的國產(chǎn)人形機器人Walker S用絲滑行動給出答案:“她”的一雙敏捷手對準車頭精準貼上車標,,一雙靈巧腳帶動軀干協(xié)調(diào)地自動走位到每個座椅進行安全帶的拉伸檢測,一雙“慧眼”還能對準車門,、車身表面進行缺陷檢測,。
“這屆人形機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’,,使機器人行動起來更加自主,、靈活,且能在學習中不斷進化,?!笨拼笥嶏w機器人首席科學家季超說。
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,,人形機器人軟硬件能力的提升,,使運動更加靈活。兩股力量牽引人形機器人的進化,?!奔境f。
看上去,,大模型有了“身體”,,機器人也有了“大腦”。往里看,,其實是大模型的感知推理能力,,融入了機器人的具身能力。
這些類人的能力又是如何實現(xiàn)的,?
“源自三個部分:感知,、規(guī)劃、執(zhí)行,?!蓖斛Q說,,從技術(shù)實現(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)系到負責運動控制的小腦,。
人形機器人的“大腦”負責感知、理解,、規(guī)劃,?!爱斘覀儗C器人說‘我渴了’,機器人首先會理解并拆解意圖,,然后分步驟進行規(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’中進行,。”王鶴舉例說,。
人形機器人“小腦”的使命則是運動控制,、任務(wù)執(zhí)行。王鶴進一步解釋,,“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,、實現(xiàn)手眼腳協(xié)調(diào)運動,,‘小腦’實現(xiàn)的任務(wù)是當前研發(fā)的難點?!?/p>
“技術(shù)路線上,,今天的人形機器人已經(jīng)越來越接近人類思考、決策,、執(zhí)行的過程,。”熊友軍說,,過去的認知是通過語音交互,、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,。過去的運動控制是通過模型優(yōu)化的方式,而現(xiàn)在人形機器人的跑,、跳則更多是基于強化學習,、模仿學習來實現(xiàn)“小腦”與“軀干”的功能,。
大模型的迭代為機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,。
人形機器人擁有更加強大的泛化能力后,,將更好地與物理世界交互,進一步降低部署成本,、應(yīng)用門檻,,這也是具身智能前進的方向?!熬呱碇悄軓娬{(diào)智能體與物理世界的交互與反饋,,服務(wù)于現(xiàn)實場景,解決人類的實際訴求,?!苯估^超說。
演化――“入戶”十年可期
人形機器人以“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,人類獨有的高階智慧對機器而言只需要極少的運算,,如推理,,而人類無意識的技能與直覺卻需要機器耗費極大的運算能力,如接住拋物,。
“眼下,,人形機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?!蓖斛Q說,,這一瓶頸導(dǎo)致的問題就是人形機器人“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,。“機器人‘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世界抓取物體進行訓(xùn)練采集到的數(shù)據(jù),,然后在真實環(huán)境里測試,、泛化,能破解機器人“小腦”所需的數(shù)據(jù)“投喂”問題,。
還有專家指出,,實時性、推理速度也是當前具身智能面臨的另一瓶頸,。目前,,基于大模型的機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實現(xiàn),,人形機器人‘入戶’在10年左右實現(xiàn),。”熊友軍說,。
焦繼超給出一組數(shù)據(jù):目前,,中國是全球申請人形機器人技術(shù)專利最多的國家,共計6618件,?!斑@將為我國人形機器人產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步向好發(fā)展夯實基礎(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,,也就真正實現(xiàn)了具身智能,這也是我們將著力解決的問題,?!蓖斛Q說。
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