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北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

本文作者:王金许 2017-08-22 22:57
导语:此外,机器人的未来又走向何方?

雷锋网按:8 月 22 日下午,由北京市人民政府、工业和信息化部、中国科学与技术协会共同举办的第三届“WRC 世界机器人大会”正式拉开帷幕,本届大会以“创新创业创造,迎接智能社会”为主题,囊括“论坛、博览会、大赛及主题活动”四大板块,是我国机器人领域规模最大的国际会议之一,本次会议有来自国内外 300 多位机器人领域知名科学家、企业家、政府工作者和国际科技机构代表出席。

其中,北航智慧制造研究院院长王田苗教授作为首轮演讲嘉宾,他以《一带一路背景下的中国机器人发展机遇与挑战》为题作了演讲。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

王田苗,北航教授,中国电子学会嵌入式系统与机器人分会主任委员、IEEE R&A 北京大区主席,机器人研究所名誉所长、智能技术与机器人 iTR 实验室主任、国家特聘教授长江学者。

王田苗教授近年来主要从事先进机器人理论与技术研究,在医疗机器人、移动机器人、嵌入式智能控制等方面成就显著,作为创业导师,孵化指导学生车创新创业了医疗机器人、两轮自平衡车服务机器人、车联网大数据、无人机、汽车操作系统与超能仪表、软体灵巧手、智能护理床机器人、科教机器人等高科技企业。

以下为王田苗教授的演讲内容,雷锋网(公众号:雷锋网)做了不改变原意的编辑。

他们问我未来的智能机器人的发展趋向是怎样的,这里我想和大家分享一下最近一年我在智能机器人未来发展方向的一些自己的思考。 北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

在国家一带一路的这样一个号召下,我越来越想从社会的形态、需求、产品、技术的角度来看待机器人,而不是从科学、技术、产品再到社会。如果换一个角度理解,我突然感觉机器人好像有三个优势和趋势非常明显,就是多学科交叉、人工智能和高效电池,因为这三条主线如果突破,我感觉它就会从工业走向社会和家庭,而这三个瓶颈有望在下一个十年突破,因为在座的科学家都已经从 Science、Nature 当中发现了这三个脉搏的科技进行交错推动。

由于机器人不断进入到社会和家庭,一个很重要的问题就是成本太高,所以商业模式可能会改变,也就是机器人从工业到 2B 再到 2C。如果我们解决了之前在效率、安全和劳动力解决不了的问题,甚至能够解决一些特定的人所下不去的地方,这个就是 2B,2C 就是进入家庭,所以在这个问题上可以看到这种方式有可能提供一种服务来解决我们所说的机器人成本高的问题。

最近,我去了美国、法国和日本,感觉物质生活很丰富,但吃穿用行是谁提供大量的制造物品?自动化和无人化工厂提供了大量的物品,这样大的市场格局是不可逆转的。基于这一点,我越来越感觉到了另外一个趋势,就是柔性化的生产制造,基于客户需求的大数据来定制生产形成的无人化工厂,机器人、数控技术、3D 打印、AGV 以及线上线下的人工智能软件服务。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

为什么会有这样三个趋势呢?社会需求决定了产品,产品决定了企业,它反过来又决定了技术。站在这样的角度来理解,当自动化非常丰富的时候,你会发现机器人也不需要了;当我们很安全的时候,你会发现警察也不需要了;当我们出现无人车共享经济的时候,司机也不需要了;当我们人工智能老师能够教学生的时候,发现一般的老师也不存在了,这就说明是社会形态决定的。

任何企业生态形成的要素其实就是给别人提供了产品、技术和服务,如果没有的话就不行,你会发现企业的生命线永远循环,就像希腊的古神话一样。规模化和品牌化两条腿,需求饱和和被其它技术颠覆是三条腿,这个时候就必须创造新的产品和服务,否则必须死亡,这是任何企业面临的三段论。在这种情况下企业家就很重要,需要 Passion(激情)、Aggressive(进取心)、Leading Talents(优秀人才)。

我们再来梳理未来社会的发展。这些是我自己学习归纳的,不一定完全正确。蒸汽机、电气以及我们所说的航空航天、芯片生物以及未来。

未来的形态是什么样的形态?这里拿美国 2006 年到 2016 年有关商务部对几个行业的增长得出了一些结论,只要增长率低的产业和技术将会 Over。机器人—制造 9% 的增长率是需要的,娱乐媒体 8% 的增长率是需要的,物流线下店、便利店送到家门口 12% 的增长率是需要的。 北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

我们突然感觉到了家电和汽车,为什么现在世界范围内的汽车巨头都想变革这个东西?因为汽车的能源、能耗、保有量以及相应的服务已经到头了,我们看一看中国北京,可以说汽车继续发展的空间比较有限。我们再去看看美国,除了日本的汽车不断地覆盖美国,把美国的汽车占有率从 60% 降到了30%,这说明这种汽车行业的状态在改变,从而引出了我们所说的智能汽车。新材料、新电池、无人驾驶,然后出现了共享或者分享的汽车运营,又出现了互联网无人驾驶的智能控制,还有传统汽车厂如何批量生产智能化的电子乘座。

有了这样的概念,我们才能理解未来社会的形态。除了我们所说的安全、民主和自由的制度之外,其实剩下的就是客户的定制由大的生产厂直接对应到 TESCO、沃尔玛、阿里和京东这些企业,再就是纵向的行业,安全、能源、农业、医疗、教育和个性化的管理。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

人追求的是什么?我越来越感觉到人追求的是快乐、健康和创业,我愿意做服务业或者搞文学艺术,那么在这样的需求下拉动的技术是什么?首先是需求的入口,为什么从美国硅谷到欧洲、日本和中国对手机、传感器、芯片以及可穿戴式的操作系统不停地进行融资收购,因为它是入口,不排除我们家里的衣服、马桶和灯光,可能都是粘着具体客户的需求。中间件可以理解为软中间件和硬中间件,软中间件就是我们所说的云计算的底层驱动和控制,硬中间件就是自动化工业物联网和硬件的部件,行业就是关于新材料和能源。

由此我们可以得出,至少在中国这几个方面特别热门,都是投资商和创业者投资的方向,也面临着传统企业转型的方向。比如新的消费、新零售和餐饮,共享经济等等,还有大众娱乐、大众新闻、大众点评。从新的工业来看,5G 移动必须要上,因为它会加速个性化需求和个性化通信便利。

包括智能家居和可穿戴设备,将来能够直接用语音打电话,包括智能汽车、金融和我们国家非常关注的医疗、安全、教育、能源、国防。今后的需求有电话、传感、中间件、智能汽车和 3D 打印、仓储机器人等等。原来我们想的 AGV 只是工业界,没有想到中国现在正以 100% 的速度把 AGV 用在消费领域,包括物流、仓储、商店,不是我们传统想像的 AGV 在汽车厂和数控方面,这个增长点是很快的。这里还有我们所说的医疗、物流、抛光打磨等等。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

应该怎么看一带一路?我把它分成了几个部分,包括发展中地区和建设中地区。我认为正在建设的地区或许相对比较落后,发展中地区往往可以理解为美国、日本、欧洲、韩国,甚至是北京、上海和深圳。这样看下来,一带一路哪些技术是有帮助的?比如地铁、建筑、安全以及通信,还有智能制造、数控、机器人、通讯以及家电医疗,再就是发达地区一些娱乐文化,甚至是一些先进技术可以辐射到的一些地方。

这可能和相关地区文化有关,比如这是一带一路战略蓝图。一带一路基础设施比较落后的时候特种装备需要先行,包括工程机械、海洋和农业机械。制造里面包括数控工业机器人、3D 打印都需要,还有消费,包括家电和我们所说的物流等等。在这三个方面,我认为发达地区会在一定程度上延伸到落后的地区。比如无人化车间和化学工厂,还有一些无人驾驶、装备和医疗。由于这个方面的成本比较高,和社会制度有关系,所以在这个问题上是有一个时间差的。 北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

一带一路有几个要素需要理性地思考。首先是人口问题,我惊奇地发现在美国很少有便利店,而日本、中国和韩国简直是没有便利店就几乎无法生活。我发现这是与社会结构有关系的,包括行为和我们所说的出行。中国有很多比较集中的小区,西方都是 Separate Single House(独栋房子),这也决定了我们在一带一路开拓技术研究的方向。其次是文化,比如环境,这是需要长期的法律和道德来形成的。

自由教育、应试教育其实也是值得思考的,还有我们所说的公共环境和观念。之前有一次到美国的一个小区,那是一个大学附近的小区,周末晚上出来之后发现好多亚洲的老爷爷老太太在照顾孙女,西方好像没有这样的情况,都是父母自己照顾。这也属于一种文化,伦理上也有差异,我认为这是在技术开发和一带一路需要思考的。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

在这样的大背景下,我们再来看机器人未来发展的技术和产品。比如,我突然感觉无人化工厂是一个趋势,只要是人口聚集多的,因为要提高效率,同时做工的工人比较难招。再就是老龄化社会,服务于老人的目前是以 20% 的速度增长,而在中国北京要不了多久老龄化就会到 12% 左右,我们再想一想日本、欧洲和美国都是一样的,这种老人的需求往往又是理性的。

由于互联网和科技的发展让人越来越独处,这就出现了为什么会有机器人对话、机器人伴侣、机器人聊天,还有定制化的服务以及私人助理,包括医生助理、工作助理、生活助理,这些都将会派生出新一类智能机器。由此得出精确感知、人工肌肉、认知以及我们所说的能源。

这些方面有几个技术突破口。首先是材料,特别是将感知和驱动载体合二为一,因为可以大幅度降低成本并且提高安全性。再就是人工智能的软件和学习,还有智能交互和信息。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

在中国,这五年国家进一步改革开放,加大了资本在科技创新的投入。这张图片反映出中国在投资上排在第一位的,人工智能和机器人方面首先是智能机器人,其次是视觉,然后是自然语言理解和无人驾驶,这是中国投资商所关心的一系列方向。

这两三年我作为雅瑞资本和真格基金顾问参与了他们一些科技投资的方向,见证了我说的这些技术、产品和创新的历程。比如,磁悬浮电机无摩擦、噪声降低 80%、节能达到 30%,还有水下娱乐机器人、软体机器人和无人机等等。

我们来看软体机器人,这里还可以增加相应的液体金属,根据不同的温度改变它的刚度。这个成本价格只有传统机电一体化的 1/10,也就是在机电一体化的设备是 15-20 万元的时候,而它只要 1-2 万元。软体手可以抓鸡蛋、饺子、冰淇淋,甚至可以抓其它的东西。它的形成可以利用 3D 打印,也可以利用罐装不同的材料形成相应的硬度和强度。目前它能够负重 3 公斤,精度是 2 毫米左右,重要的是成本只有传统的 1/10。

很高兴的是,我们的研究是和德国 Festo 合作开展。这是我们自己研究开发的,就是基于 3D 打印和不同材料形成,它的结构相对比较简单,而且对易碎、生鲜和其它的货品有比较好的安全性。为了探索这样的应用,我们也和 ABB 开展了合作,让它在生产线实验我们这个设备的寿命和长短。这是 ABB 的并联机器人,可以想像这种蛋糕和食品要用加湿器或者一般的机电,一方面是抓起来很难,另一方面容易损害这些蛋糕。

北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

人工智能方面我们一直觉得无人驾驶,包括操作系统很重要。目前机器人是从短途代步工具入手的,这是我们和 Intel、红杉、小米合作开展的短途代步、搬运行李以及未来的两轮车小型无人驾驶,那个是雷军在美国波士顿参观的时候形成的实验。

赛格威的产品是有一个把手的,我的学生把这个把手砍掉了,定位要更加精准和实时。没有想到这个缺少了以后反而提高了安全性,因为人的自我感觉可以掌握平衡。另外就是它的成本一下子大幅度提高了,我们知道赛格威大概是 6000-7000 美元,这样的机器人通过小米的供应链和中国的制造能力,它的销售价格只有 2000 美元。基于它所形成的机器人服务平台可以跟踪、可以养狗、可以看护小孩。

无人驾驶是利用现在开源形成的,它的反应速度是 1.4 秒之内启动。手机操作系统启动的时候很长,大概都是 10-15 秒左右,大家看一看它的启动时间。这意味着以后汽车前面的屏可以是任意的,可以和手机的地图、微信和其它的短消息结合起来,从而大大地加快制造的速度。目前无人驾驶主要是在内蒙、黑龙江、新疆和青海在应用,因为面积特别大,还有就是医疗机器人,包括康复、假肢等等。 北航教授王田苗:中国机器人的发展机遇与挑战是什么?| WRC 2017

基于上面的学习进行整理,我们往往可以理解出很多需要开发的机器人前沿技术,甚至是产品的关键技术。这里我需要了解 Gartner 的曲线,把技术在市场上容易发展和现实当中估值有泡沫的,未来很有价值的都连接了起来。

我们可以明显地感觉到未来的资本市场或者技术突破上,我们所说的深度学习芯片以及脑科学,包括新能源以及仿生、服务和云等等是人们现在特别关注的,中国现在有些地方已经选择了无人驾驶、医疗和仿生。右边的几个在中国已经显现出来了强有力的盈利能力,而且开始占有市场,比如物流、AGV 和特种的打磨焊接,还有 AI 的交互助理和聊天,以及视觉触觉和相应的语音模块。

雷锋网后续还将报道更多关于此次 WRC 世界机器人大会的内容,敬请期待。

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