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        造出“夢想機器人”還要跨越多少障礙

        [ 來源:中國科學報 | 作者:張雙虎 | 發布時間:2021-09-03 | 瀏覽:165次 ]

        埃隆·馬斯克已經著手“造夢”了。

        8月26日,特斯拉官網掛出招聘人形機器人(Tesla Bot)機械工程師、高級仿人機電機器人架構師和高級仿人建模機器人架構師的信息。

        也許是馬斯克描述的人形機器人過于炫酷,他宣布明年推出原型機的話音未落,即遭遇學術界和產業界的“群嘲”,多數評論認為這“是個笑話”。

        要造出夢想中的機器人,究竟還有哪些瓶頸,還要跨越多少障礙?

        “笑話”還是“夢想”

        按照特斯拉公布的數據,Tesla Bot身高1.72 米,56.7公斤重,搭載特斯拉FSD(Full Self-Driving)計算機和Autopilot攝像頭,能攜帶約20公重物,以每小時5公里的速度移動。馬斯克表示,這款機器人可以幫助人類去做那些危險和重復無聊的工作,比如跑腿或做家務。

        “總體而言,特斯拉人形機器人的研發指標有可行性?!敝锌圃鹤詣踊鶑碗s系統管理與控制國家重點實驗室研究員王鵬對《中國科學報》說。

        王鵬解釋說,與波士頓動力等人形機器人研究機構或公司從技術突破、展示能力為出發點,然后再尋找應用場景的發展路線不同,Tesla Bot以代替人工作為出發點(執行危險、重復無聊的任務),以量產化產品為最終形態,這有利于其實現“技術—應用—商業”的良性循環,實現人形機器人的真正落地應用。

        “特斯拉具備FSD 計算機在內的軟硬件系統、自動駕駛AI技術,其在汽車領域成功的經驗也有助于這一新形態產品的研發和商業化?!蓖貔i說,“但Tesla Bot在類人靈巧操作等能力方面仍存在較大不足,這需要全世界機器人領域研究者的共同努力?!?

        “如果不計成本去完成某些功能,機器人能夠滿足人們日常生活的一些需求?!毙滤蓹C器人公司人工智能團隊前負責人、目前轉戰工程機械領域AI技術賦能的王曉東對《中國科學報》說,“特斯拉人形機器人更偏重于服務類機器人,從整體趨勢來說,服務類機器人正處于市場化起步階段,需求量很大。和工業機器人相比,服務類機器人面對的環境更復雜,雖然實現通用型機器人還有很多困難,但特斯拉的創新能力很強,所以非常期待相關產品出現?!?

        “人們都有夢想?!敝锌圃鹤詣踊律M化機器人團隊負責人賈立好副研究員對《中國科學報》說,“人工智能領域的科研人員一直在探索著智能的本質,認識自己,認識這個世界。馬斯克也在踐行著他的夢想,特斯拉發布的人形機器人計劃可圈可點?!?

        超越“形似”的局限

        “目前人形機器人研究大都集中在結構上‘形似’,功能上以運動和感知能力為主,特斯拉人形機器人也是如此?!蓖貔i說,“從公布的技術指標看Tesla Bot在靈巧操作能力上與人類相去甚遠?!?

        “在Tesla Bot的設計指標中,手部共12個驅動,每只手只有6個驅動(而單人手自由度大于20個),雖然和人類一樣有5根手指,但遠遠達不到其宣稱的“人類水平(Human-Level)”。

        “外形上與人手非常類似,但功能、自由度、內部結構及驅動方式等方面,與人手還存在非常大的差距?!蓖貔i說,“類人靈巧操作能力是機器人領域亟待解決的核心問題之一,也是機器人的短板。即使機器人手在自由度上能達到人類水平,在靈巧操作的控制、決策等方面如何構建具有類人適應能力和智能性的算法模型也是目前尚未解決問題?!?

        對此,中國科大計算機科學與技術學院教授、中國科大學機器人實驗室主任陳小平有類似看法。

        “機器人抓握是一個十分困難的課題,難度超過我們的想象?!标愋∑礁嬖V《中國科學報》,“上述問題的背后,有一個共同的深層問題——對人工智能及其難度的認識?!?

        陳小平認為,研究AI不到10年的人,通常會低估AI的難度;持續研究AI超過20年的人,通常會發現自己過去過于樂觀了。

        和人類相比,Tesla Bot 不只“顏色類相似,手爪不相如”,它向前邁出的每一步都很艱難。

        為適應不同的應用場景、地形環境和任務,人類設計了各種類型的移動機器人,和其他機器人(四足、輪式)相比,讓人形機器人走起來更具挑戰性。

        “輪式機器人直接借鑒了汽車等領域的成熟機械本體,車輪和地面連續接觸,自帶靜態平衡穩定性,比較適合平坦路面?!辟Z立好說,“兩足機器人行走過程中,通常只有單腿支撐身體,在技術上需要高精密執行機構、傳感器以及高精度建模與控制等軟硬件方面的支撐以維持機身穩定。此外,機器人往往還要結合上肢手臂運動實現各類仿人運動和操作,這個交互過程對機器人感知、規劃和控制執行來說也是個巨大難題?!?

        王曉東認為,機器人要實現某一特定功能,不一定要拘泥于“人形”,比如掃地機器人,在處理清潔任務時就比人形更適合。

        “機器人的應用場景很多,有適合人形機器人去做的,也有輪式、固定機械臂類機器人擅長的?!蓖貔i說“大型人形機器人普遍成本較高,其應用或客戶目標往往以家庭等服務場景為主,要求在功能和性能滿足需求的同時,用戶也買得起。因此,如何降低成本,是其真正走向市場,實現量產的關鍵?!?

        實現“神似”尚需時日

        今天,不管在銀行、酒店、商場還是車站,各種服務機器人并不鮮見,很多機器人的“聰明”程度甚至超出了我們的想象。

        “世界范圍內已出現了很多人形機器人商品與樣機,但這些機器人能實現的功能比較單一,也缺乏比肩某種專用機器人的優勢性?!辟Z立好說,“另一方面,這些機器人往往使用了很高性能的電機關節等硬件設備,成本居高不下也是阻礙其走向全面應用的門檻之一?!?

        對國內當前機器人研究和發展的路徑,王鵬認為,應以問題為導向,以應用場景牽引,做有用的機器人,實現“技術—應用—商業”的良性循環。

        “各類機器人的發展離不開應用場景和問題的牽引,可以通過簡化或規范場景、梳理和分割任務,以及人機協作、人機共融等方式,實現機器人和人類的合理分工,在實現替代人工的同時,提高效率、降低成本,減少工人健康風險,降低碳排放?!蓖貔i說。

        隨著應用領域的不斷延伸,機器人面臨的任務和場景也更復雜,人們對其智能性、適應能力等方面的要求也越來越高。

        “機器人的發展應在實現形似和簡單功能的基礎上,基于生物機制進行結構設計、研發高智能和可解釋性算法,實現機器人與人類或其他生物的‘神似’?!蓖貔i說,“與腦科學、神經科學、材料科學,以及人工智能、集成電路等相關學科深度交叉融合,在加強應用牽引這一‘立地’目標的同時,開展具有前沿性的‘頂天’研究,強化前沿和基礎研究,加強多學科交叉融合,是機器人性能取得突破的主要途徑,也是實現中國機器人在技術上自主和引領的關鍵所在?!?


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