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機(jī)器人從未來而來 與大模型碰撞出“智慧”的火花

http://bfqmb.cn 2023-06-08 10:46 來源:天眼新知

隨著中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展,產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程不斷加速,大數(shù)據(jù)在產(chǎn)業(yè)決策中的比重越來越高。天眼查數(shù)據(jù)研究院特此推出“天眼新知”專欄,以天眼查大數(shù)據(jù)為依托,梳理產(chǎn)業(yè)格局及發(fā)展脈絡(luò),解讀產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域最新動態(tài)和投融資風(fēng)向,為各方?jīng)Q策提供參考。

機(jī)器人,多數(shù)人的第一次“親密接觸”源于科幻大電影,源于對超越現(xiàn)實生活的無盡想象,機(jī)器人逐漸從“單純工具”逐步進(jìn)化成為“親密伙伴”。

年初爆紅的“大模型”以及再次“走紅”的人形機(jī)器人,讓人們再次驚呼科技對于生活方式的改變。

未來,隨著AI技術(shù)的不斷成熟,人形機(jī)器人研發(fā)的突破,讓“機(jī)器人走進(jìn)普通人生活的愿景”越來越逼近現(xiàn)實。

一、機(jī)器人:從“自動化”向“智能化”演進(jìn)

國際機(jī)器人協(xié)會(International Federation ofRobotics,IFR)提出,機(jī)器人是可在兩個或多個軸上進(jìn)行編程的驅(qū)動機(jī)制,具有一定程度的自主性,在特定環(huán)境中移動以執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)。

1.機(jī)器人應(yīng)用場景逐步由“簡單,初級”向“復(fù)雜,高級”邁進(jìn)

最初機(jī)器人的核心功能是替代人進(jìn)行重復(fù)的、危險的工作,同時提高效率與精度;之后以“服務(wù)人”為功能的機(jī)器人走入人們的眼簾,用于迎賓接待等與人類距離更近的場景,娛樂/掃地機(jī)器人等大規(guī)模進(jìn)入家庭;接著其高精度的特性被用于物流、醫(yī)療,自動取件、輔助護(hù)理機(jī)器人開始出現(xiàn)。

2.機(jī)器人逐步由“自動化”向“智能化”演進(jìn)

機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了三代的演進(jìn),第一代為程序控制機(jī)器人:通過編程或示教將動作指令輸入機(jī)器人中,而由于缺之外部傳感器,機(jī)器人只能刻板地完成程序規(guī)定的動作,一旦環(huán)境情況略有變化,機(jī)器人的工作就會出現(xiàn)問題;第二代為自適應(yīng)機(jī)器人:其帶有視覺、力覺等傳感器,能據(jù)傳感器獲得的信息調(diào)整工作狀態(tài):第三代為智能機(jī)器人:其擁有更豐富的傳感器,不僅能獲取并處理外部綜合信息,甚至能據(jù)此自己制定行動目標(biāo),其智能主要體現(xiàn)在感知交互、獨立決策、自我優(yōu)化三個方面。

二、大模型:多個城市持續(xù)發(fā)力,主攻通用人工智能

2023年4月中共中央政治局會議指出,要重視通用人工智能發(fā)展,營造創(chuàng)新生態(tài),重視防范風(fēng)險。區(qū)別于此前中央經(jīng)濟(jì)工作會議等重要會議中泛指的“人工智能”,此次政治局會議明確強(qiáng)調(diào)“通用”,即Chat-GPT自去年11月以來引領(lǐng)的通用性AI大模型技術(shù)路線。

以人工智產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地,北京為例。北京市《若干措施》的發(fā)布是國內(nèi)首個地方政府緊貼AI大模型產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提出的專項措施,北京打響了地方大模型競賽的第一槍。當(dāng)下正值Chat-GPT引發(fā)的“千模大戰(zhàn)”打響,大模型可能為各行各業(yè)帶來新的效率革命和體驗升級。隨著AI第一城北京行動了,上海、深圳、成都等地區(qū)都已陸續(xù)采取行動,搶占發(fā)展的“窗口期”。

三、人形機(jī)器人:人與機(jī)器的“不期而遇”

從定義和使用目的出發(fā),人形機(jī)器人是具有與人類似的外觀和運動方式的智能機(jī)器人。人形機(jī)器人(humanoid robots)又譯“仿人機(jī)器人”,字面意思是模仿人的形態(tài)和行為設(shè)計制造的機(jī)器人。目前人形機(jī)器人并沒有普遍定義,但根據(jù)專業(yè)書籍《Humanoid Robots》的歸納,人形機(jī)器人應(yīng)當(dāng)能“在人工作和居住的環(huán)境工作,操作為人設(shè)計的工具和設(shè)備,與人交流”。在此前提下,人形機(jī)器人最終應(yīng)具有與人類似的身體結(jié)構(gòu),包括頭、軀干和四肢,使用雙足行走,用多指手執(zhí)行各種操作,并具有一定程度的認(rèn)知和決策智能。

人形機(jī)器人起步于1960年代后期,以日本的研究成果最為矚目。1973年日本早稻田大學(xué)的加藤一郎教授研發(fā)出世界上第一款人形機(jī)器人 WABOT-1 的 WL-5 號兩足步行機(jī),嚴(yán)格講類屬于仿生機(jī)械,是人形機(jī)器人的雛形。1986年日本本田開始進(jìn)行人形機(jī)器人 ASIMO 的研究,并成功于2000年發(fā)布第一代機(jī)型。

四、人形機(jī)器人與AI大模型:通用場景加速C端革命性推進(jìn)

隨著集成設(shè)計技術(shù)、運動管理控制技術(shù)、傳感器感知技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破,以及人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的融合應(yīng)用持續(xù)深入,特種機(jī)器人加速應(yīng)用于煤礦、深海、極地等場景,釋放出巨大的生產(chǎn)和科研價值,而其中最讓前沿科技公司、普通消費者“著迷”的是以人形機(jī)器人為代表的智能移動機(jī)器人的出現(xiàn),迭代。

目前,AI技術(shù)通過構(gòu)建全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng),使機(jī)器人自主作業(yè)成為可能。AI通過機(jī)器人視覺技術(shù)強(qiáng)化機(jī)器人的感知能力,通過構(gòu)建算法模型提升其分析決策、自主學(xué)習(xí)的能力,從而使機(jī)器人能夠獨立完成作業(yè)。

1.感知世界的能力(機(jī)器人的眼睛)

機(jī)器人自主移動的感知和定位技術(shù)中激光和視覺導(dǎo)航是主流應(yīng)用方案。計算機(jī)視覺的發(fā)展經(jīng)歷了基于以特征描述子代表的傳統(tǒng)視覺方法、以CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的深度學(xué)習(xí)技術(shù),目前通用的視覺大模型正處于研究探索階段,人形機(jī)器人的場景相對工業(yè)機(jī)器人更通用、更復(fù)雜,視覺大模型的All in One 的多任務(wù)訓(xùn)練方案能使得機(jī)器人更好地適應(yīng)人類生活場景。

一方面,大模型的強(qiáng)擬合能力使得人形機(jī)器人在進(jìn)行目標(biāo)識別、避障、三維重建、語義分割等任務(wù)時具備更高的精確度;另一方面,大模型解決了深度學(xué)習(xí)技術(shù)過分依賴單一任務(wù)數(shù)據(jù)分布,場景泛化效果不佳的問題,通用視覺大模型通過大量數(shù)據(jù)學(xué)到更多的通用知識,并遷移到下游任務(wù)中,基于海量數(shù)據(jù)獲得的預(yù)訓(xùn)練模型具有較好的知識完備性,提升場景泛化效果。

典型產(chǎn)品:特斯拉“Optimus(擎天柱)”

感知層面,特斯拉機(jī)器人頭部使用8個攝像頭采集視覺信息。計算層面,機(jī)器人將采用目前特斯拉汽車使用的FSD(Full Self-Driving,全自動駕駛)電腦、運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型實時處理信息。特斯拉將使用超算“Dojo(道場)”訓(xùn)練機(jī)器人使用的AI模型,使其更有效的識別外界物體并做出反應(yīng)。

2.思考和決策的能力(機(jī)器人的大腦)

目前的機(jī)器人都是專用機(jī)器人,只能在限定場景中應(yīng)用,即使是機(jī)器人抓取,基于計算機(jī)視覺,仍然是在限定場景中,算法僅用于識別物體,如何做、做什么仍需要人的定義。要讓機(jī)器人通用,叫他去澆花,他就知道去拿水壺,接水,然后澆花,這是需要常識才能完成的事情。如何能讓機(jī)器人擁有常識?在大模型出現(xiàn)之前,這個問題幾乎是無解的。大模型讓機(jī)器人可以擁有常識,從而具備通用性去完成各種任務(wù),徹底改變通用機(jī)器人實現(xiàn)的模式。人類工具和環(huán)境的適應(yīng)性,不用再為了機(jī)器人而造工具。

典型產(chǎn)品:首個機(jī)器人公民“索菲亞”

2017年,索菲亞成為世界上第一個獲得公民身份的機(jī)器人。她說她會用她的智慧幫助人類發(fā)展,讓我們不要害怕她,她很友善。2018年,她還成為全球首位開展在線教育課程的AI老師。索菲亞表示,未來的機(jī)器人完全勝任教師的工作,能夠基于與學(xué)生的互動,有效解決學(xué)生遇到的心理和情感問題。

3.執(zhí)行能力(機(jī)器人的四肢)

行動能力(腿)+精細(xì)操作(手)。把機(jī)器人做成人形,就是為了讓機(jī)器人的執(zhí)行能力更加通用。機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時所處的環(huán)境是按照人類的體型建造起來的:建筑、道路、設(shè)施、工具等,這個世界是為了方便人類這種人形生物才這樣設(shè)計。如果出現(xiàn)了某種新形態(tài)的機(jī)器人,人們就必須重新設(shè)計一套機(jī)器人適應(yīng)的全新環(huán)境。設(shè)計在某個特定范圍內(nèi)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人相對容易,如果想要提高機(jī)器人的通用性,就必須選擇可以作為分身的人形機(jī)器人。此外,人類與人形機(jī)器人更容易有情感上的交流,人形機(jī)器人會讓人感到親近。

典型產(chǎn)品:波士頓動力Atlas

2020年12月,波士頓動力發(fā)布了Atlas跳舞的視頻,動作流暢且富有表現(xiàn)力。在舞蹈中,機(jī)器人需要在起跳懸空狀態(tài)下調(diào)整姿勢,以保持平衡并精確做出動作。2021年8月,在官方最新視頻中,Atlas可以在障礙環(huán)境內(nèi)“跑酷”,做出跳躍、俯沖翻滾、空翻等一系列高難度全身動作。

4.“具身智能”+機(jī)器人:人工智能的終極形態(tài)

如何讓電腦有如一歲小孩般的感知和行動能力的問題,誕生了“具身智能”的概念。其可以簡單理解為,各種不同形態(tài)的機(jī)器人,讓它們在真實的物理環(huán)境下執(zhí)行各種各樣的任務(wù),來完成人工智能的進(jìn)化過程,比如:人形機(jī)器人、智能駕駛汽車,或者未來的“變形金剛”。

英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛在 ITF World 2023 半導(dǎo)體大會上表示,具身智能(Embodied AI)是能理解、推理、并與物理世界互動的智能系統(tǒng),是人工智能的下一個浪潮。

具身智能最大的特質(zhì)就是能夠以主人公的視角去自主感知物理世界,用擬人化的思維路徑去學(xué)習(xí),從而做出人類期待的行為反饋,而不是被動的等待數(shù)據(jù)投喂。人形機(jī)器人提供了各種基于人類行為的學(xué)習(xí)和反饋系統(tǒng),為實現(xiàn)更復(fù)雜行為語義提供了迭代的基礎(chǔ)和試驗場。因此,人形機(jī)器人的逐步完善也為具身智能的落地提供了方向,是具身智能的重要應(yīng)用場景,也將為具身智能的迭代優(yōu)化提供方向和空間。

五、專利技術(shù):機(jī)器人、大模型專利申請逐年增加

1.機(jī)器人專利:

近年來,機(jī)器人與前沿科技產(chǎn)業(yè),諸如:大數(shù)據(jù),人工智能等結(jié)合愈加緊密,特別是人形機(jī)器人的出現(xiàn),讓機(jī)器人作為科技產(chǎn)業(yè)的“技術(shù)”含量日益提升。

從數(shù)量來看,機(jī)器人專利保持穩(wěn)定增長,2022年申請專利2.3萬余項;從類型上來看,發(fā)明專利與實用新型占比較高,兩者之和占總數(shù)的9成。

2.大模型專利:

大模型的“爆發(fā)”也并非沒有征兆。在人工智能領(lǐng)域,作為其“皇冠上的明珠”,自然語言處理是理解人類語言、情感和思想的技術(shù),從其“寥寥數(shù)語”的介紹中,就可以發(fā)現(xiàn)它對于“機(jī)器”到底“因何為人”的重要性與超高的難度。

從近年來專利申請的數(shù)量來看,還是保持了較為穩(wěn)定快速的增長,自2018以來,其申請量的復(fù)合增長率達(dá)到61.2%;

從類型上來看,發(fā)明專利占據(jù)絕對的領(lǐng)先地位,占比近98%。

天眼查研究院認(rèn)為,大模型技術(shù)推動人工智能實現(xiàn)了一次歷史性跨越,未來仍有廣闊的持續(xù)創(chuàng)新空間。中國經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展為大模型創(chuàng)新提供了豐富場景和數(shù)據(jù)基礎(chǔ),人工智能在中國發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

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