文 | 數(shù)智界 蘇黎
編輯 | 殷浪浪
在許多科幻電影比如《西部世界》《終結(jié)者》《我，機(jī)器人》中，機(jī)器人都是以人類或者與人類外形高度相似的面貌出現(xiàn)，行為動作與人類并無差別，擁有豐富的表情，甚至有著人類的情感。
我們一直窮盡辦法，希望機(jī)器人具有人類的智力和意識，甚至是情感，人形機(jī)器人就是對此追求的最高演化。
為了摘下這顆明珠，過去的50年里，一眾科技公司投入了大把的時(shí)間、精力和資源，希望將設(shè)想帶進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
今年8月，小米發(fā)布了一款人形機(jī)器人CyberOne，這是一款全尺寸人形仿生機(jī)器人，小米稱其具有聰明的「大腦」、發(fā)達(dá)的「小腦」、敏銳的「視覺」、強(qiáng)健的「四肢」。
簡單點(diǎn)來說，CyberOne能感知人類情緒、能協(xié)調(diào)控制自身運(yùn)動、能看見聽見真實(shí)世界。
更早一些，去年8月份，特斯拉首次亮相了人形機(jī)器人“擎天柱”O(jiān)ptimus，馬斯克曾表示，Optimus甚至可能比汽車業(yè)務(wù)更重要。
巨頭公司的入場和新進(jìn)展，總會帶有某種提振作用。比如早前馬斯克宣布即將推出 Optimus 時(shí)，鳴志電器的漲幅高達(dá)250.10%，京山輕機(jī)、川禾科技等10只概念股漲幅均超過100%；小米的 CyberOne 一經(jīng)推出，遠(yuǎn)大智能在8月16日至8月22日連續(xù)五個交易日漲停，累計(jì)漲幅達(dá)74.49%。
但是剝開這層外衣，真正值得關(guān)心的問題是：
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CyberOne也好，Optimus也罷，它們究竟是不是真正智能的人形機(jī)器人？
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人形機(jī)器人是什么？有著怎樣的技術(shù)壁壘？
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巨頭為什么要爭先布局該賽道？人形機(jī)器人的市場前景是怎樣的？
一、歷經(jīng)50年，從“能動”到“會動”
人形機(jī)器人，顧名思義，指的是具有人的某些特點(diǎn)或類似構(gòu)造（如感覺系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)等）的智能機(jī)器人，技術(shù)集成度最高、難度最大，是機(jī)器人領(lǐng)域的終局幻想，被譽(yù)為AI領(lǐng)域的終極形態(tài)。
它包含一套非常復(fù)雜的系統(tǒng)化構(gòu)造，簡單來看可以分為兩點(diǎn)：一個聰明的大腦，一套靈活的肢體關(guān)節(jié)。
目前，對于研發(fā)人形機(jī)器人整機(jī)的廠商來說，機(jī)器人的大腦基本由自己研發(fā)，比如特斯拉的軟件主要由自己完成，包括行為決策與運(yùn)動控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動訓(xùn)練等。
在肢體關(guān)節(jié)方面，人形機(jī)器人對于運(yùn)動控制能力及感知計(jì)算能力要求較高，核心的零部件包括芯片、伺服系統(tǒng)、控制器、減速器和傳感器。
其中，控制器、伺服系統(tǒng)、減速器是三個最為重要的構(gòu)造。
控制器是對機(jī)器人的位置、速度、加速度等進(jìn)行控制，簡單來說，影響著運(yùn)動能力；伺服系統(tǒng)是使機(jī)器人的位置、方位、狀態(tài)等能夠隨著設(shè)定值的變化而變化，影響著機(jī)器人的運(yùn)動精度和穩(wěn)定性；減速器不必多說，直接影響到機(jī)器人的運(yùn)動自由度和安全性。
嚴(yán)格意義來講，智能化的人形機(jī)器人起步于日本，進(jìn)入21世紀(jì)后美國占據(jù)主導(dǎo)地位，至今發(fā)展歷史只有50年，基本可以歸納成以下三個發(fā)展階段：
第一個階段：起步。時(shí)間范圍大致從1960年代后期至2000年。
日本在這一期間的研究成果最為矚目。1973年，日本早稻田大學(xué)研發(fā)出世界上第一款人形機(jī)器人WABOT-1；時(shí)隔近三十年后的2000年，日本本田公司發(fā)布了人形機(jī)器人ASIMO。
不過，當(dāng)時(shí)的人形機(jī)器人，還處于初級階段，更多聚焦在運(yùn)動能力的突破上，比如WABOT-1每走一步需要45秒鐘，而ASIMO已經(jīng)能跑能走、還能上下階梯。
第二個階段：基本功能不斷完善。時(shí)間范圍大致從2000年至2015年。
在此期間人形機(jī)器人除了運(yùn)動能力之外，開始具備人機(jī)交互的能力，能簡單地與人溝通、協(xié)助人類完成體力勞動及科研工作。
比如2003年，日本工業(yè)技術(shù)研究院推出HRP系列的4C和5P，前者可以說話行走，有豐富的表情，后者則可以代替人類完成重力作業(yè)；
再比如2011年本田推出的All-New ASIMO，已經(jīng)具備了利用傳感器避開障礙物等自動判斷并行動的能力，還能用五根手指做手語，或者將水壺里的水倒入紙杯。
第三個階段：應(yīng)用探索。時(shí)間范圍自2015年至今。
人形機(jī)器人在具備了初步的行動能力、簡單的交互能力之后，開始逐步向特定場景應(yīng)用探索：
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2016年美國波士頓動力公司發(fā)布的Atlas，能夠承擔(dān)危險(xiǎn)環(huán)境搜救任務(wù)；
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2017年本田發(fā)布的第三代人形機(jī)器人T-HR3，在2020年東京奧運(yùn)會中與運(yùn)動員遠(yuǎn)程交流；
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2020年美國敏捷機(jī)器人公司推出的Digit，能夠在無人干涉的環(huán)境下搬動貨物，能應(yīng)用在物流、倉儲、工業(yè)等場景；
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2021年日本豐田推出的Busboy，能夠完成擦地板、拿取玻璃杯等家務(wù)活。
整體來看，目前人形機(jī)器人主要應(yīng)用于協(xié)助科學(xué)研究、個人護(hù)理、教育、社交等領(lǐng)域，部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
但是將視角放大，我們不難發(fā)現(xiàn)，人形機(jī)器人這條賽道盡管理論上有著廣闊的市場空間，但是依然面臨著包括商業(yè)化緩慢在內(nèi)的一系列挑戰(zhàn)。
二、巨頭搶灘，有這三個原因
除了小米和特斯拉之外，同樣切入人形機(jī)器人賽道的巨頭公司還有很多，比如亞馬遜。
今年4月，亞馬遜宣布成立工業(yè)創(chuàng)新基金AIIF，計(jì)劃投資10億美元來開發(fā)倉儲機(jī)器人技術(shù)，其中首批投資企業(yè)就包括物流創(chuàng)新企業(yè) Agility Robotics，我們上文提到的Digit 人形機(jī)器人，就是這家公司的產(chǎn)品。
巨頭為何紛紛入局人形機(jī)器人賽道？在數(shù)智界看來，主要有以下三點(diǎn)原因：
第一，有著廣闊的市場前景。
根據(jù)麥肯錫預(yù)測，長期來看，全球人形機(jī)器人市場空間可達(dá)120萬億級別，是一個嶄新且空間龐大的藍(lán)海市場，并且未來五年?duì)I收都有翻倍的空間。
小米總裁王翔此前在接受澎湃新聞采訪時(shí)表示，人形機(jī)器人在未來有很大的發(fā)展應(yīng)用潛力，未來會持續(xù)在這個品類和周邊產(chǎn)業(yè)投入。
第二，服務(wù)型機(jī)器人的應(yīng)用場景在不斷豐富。
智能機(jī)器人按用途可分為三類：工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人，其中，人形機(jī)器人是服務(wù)機(jī)器人的一種。
我國在人口老齡化趨勢下，醫(yī)療和公共衛(wèi)生需求會持續(xù)旺盛，服務(wù)機(jī)器人的市場潛力比較可觀。根據(jù)中國電子學(xué)會，2016-2021年我國服務(wù)機(jī)器人銷售額 CAGR 為 36%，高于全球增速，其預(yù)計(jì) 2023 年我國服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模有望突破 600 億元。
具體到應(yīng)用場景，早期機(jī)器人多為掃地機(jī)器人和送餐機(jī)器人，現(xiàn)在逐步向情感、教育、醫(yī)療機(jī)器人等方向拓展。比如，2021年，擅長精細(xì)手術(shù)的美國達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人在美安裝量高達(dá)4,139臺，輔助手術(shù)量達(dá)110.9萬例。
疊加疫情影響，全球范圍內(nèi)大量面對面的場景被無接觸服務(wù)替代，催生了對專業(yè)服務(wù)應(yīng)用的新需求，形成了初具規(guī)模的行業(yè)新興增長點(diǎn)，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場景和服務(wù)模式正在不斷地拓展，推動了市場規(guī)模逆勢增長。
目前，疫情催生的服務(wù)機(jī)器人新需求場景包括醫(yī)療與康復(fù)機(jī)器人、情節(jié)和消毒機(jī)器人、AMR和配送機(jī)器人、社交機(jī)器人等。
第三，政策利好。
去年年底，工信部等15部門在《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出重點(diǎn)推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人重點(diǎn)產(chǎn)品的研制及應(yīng)用，推動產(chǎn)品高端化智能化發(fā)展。
三、最大的掣肘：技術(shù)突破+商業(yè)化
浙商證券在一份研報(bào)中指出，波士頓動力開發(fā)的全尺寸人形機(jī)器人 Altas 代表著當(dāng)前科研最高水平：以液壓關(guān)節(jié)和步態(tài)算法為核心的底層技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了接近人類的運(yùn)動能力，能夠快速越過障礙物、完成快速轉(zhuǎn)身、跳躍等動作。
Atlas 原型機(jī)最早于2009年亮相，直到2013年才基本具備在艱苦條件下行走的能力， Atlas 實(shí)現(xiàn)這一系列高難度動作的核心在于它的“大腦”，即感知算法的不斷迭代。
近年來，波士頓動力在機(jī)器人外觀及機(jī)械系統(tǒng)方面并沒有做出重大革新，而在軟件層持續(xù)迭代，將相機(jī)、雷達(dá)等傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對決策制定和動作規(guī)劃提供最有效的支持。
從Atlas的迭代歷程及周期，不難看出，人形機(jī)器人的打造絕非易事。
人形機(jī)器人的核心難點(diǎn)有兩個：一是雙足技術(shù)，二是雙臂控制。
以「雙臂控制」這一難點(diǎn)為例，當(dāng)前，谷歌、三星、戴森等 IT巨頭，都退而求其次，采用單臂控制的解決方案，因?yàn)檫@樣控制難度會較小。
可能有讀者會問，如今在很多的工廠，機(jī)器人代替人工執(zhí)行高精尖工作已經(jīng)不算新鮮，這些機(jī)器人很多都是雙臂控制的，那為什么到了人形機(jī)器人這里，雙臂控制就變成了一個技術(shù)難點(diǎn)？
原因在于，服務(wù)機(jī)器人有兩條手臂，目標(biāo)距離隨時(shí)變化，對傳感器精度、算法和目標(biāo)跟蹤提出了更高的要求。
要克服技術(shù)難點(diǎn)，并非單憑一家或者幾家科技公司就能做到，而是要看整個產(chǎn)業(yè)鏈上下游的技術(shù)儲備能否跟上。
從這一層面來看，我國與國外仍存在著一定差距，仍在追趕階段。
比如在核心的控制器環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外機(jī)器人控制器技術(shù)差距主要體現(xiàn)在控制算法上面。
控制算法的迭代需要在下游不斷試錯調(diào)整中進(jìn)行。國外巨頭因?yàn)檫M(jìn)入汽車、3C 電子行業(yè)時(shí)間較早，對應(yīng)用行業(yè)生產(chǎn)工藝的理解較深，通過根據(jù)下游客戶的問題反饋將自己的算法不斷迭代進(jìn)化建立了先發(fā)優(yōu)勢。
除了技術(shù)難題，人形機(jī)器人還面臨著其他現(xiàn)實(shí)問題。
第一，成本高昂且實(shí)際的適用場景較少。
日本本田公司研發(fā)的ASIMO價(jià)格昂貴，造價(jià)高達(dá)300-400萬美元；小米的CyberOne，單臺成本也在六七十萬元左右。
在接待、家政服務(wù)等實(shí)用場景中，其功能過于簡單，無法完成稍微復(fù)雜的動作、也無法進(jìn)行語境對話，因此到2022年3月底本田公司不得不讓ASIMO退役。
第二，難以商業(yè)化。
目前，人形機(jī)器人已經(jīng)形成以波士頓動力為代表的超越人、以特斯拉為代表的替代人和以小米CyberOne 為代表的服務(wù)人三大主流方向。
從商業(yè)化程度來看，波士頓動力的人形機(jī)器人的技術(shù)主要聚焦于科研領(lǐng)域，商用可能性比較小。過去近十年里，這家公司命運(yùn)坎坷的一部分原因，便在于產(chǎn)品商業(yè)化進(jìn)展不順。
波士頓動力公司成立于1992年，最初為美國陸軍提供機(jī)器人的研究制造服務(wù)。2013年12月，波士頓動力被谷歌母公司Alphabet所收購，在2017年又被谷歌轉(zhuǎn)賣給軟銀集團(tuán)，2021年6月，現(xiàn)代汽車集團(tuán)又從軟銀集團(tuán)手里收購了波士頓動力公司80%的股權(quán)，七年換了三個東家。
相比于特斯拉機(jī)器人，服務(wù)型機(jī)器人與用戶有著良好的交互性，未來可以深入到各類生活場景中，商業(yè)價(jià)值較為廣闊。
但在走上商業(yè)化道路之前，廠商們需要邁過兩道極難的坎兒：把技術(shù)提上去、把成本降下來。
四、結(jié)語
1970年，日本機(jī)器人專家森政弘提出了著名的“恐怖谷理論”：當(dāng)機(jī)器人與人類達(dá)到一定的相似程度，這時(shí)候，機(jī)器人反而會給人僵硬恐怖的感覺。
恐怖谷理論描述了當(dāng)人類看到類似人類的物體，特別是機(jī)器人時(shí)會表現(xiàn)出的消極反應(yīng)。
特斯拉和小米的人形機(jī)器人長得并不像人，臉部都是一體化模糊呈現(xiàn)，沒有具體的五官，也是最大程度降低人們看該人形機(jī)器人產(chǎn)生的不適感。
印第安納人機(jī)交互教授 MacDorman 表示，要想加速將機(jī)器人應(yīng)用到社會當(dāng)中，必須解決恐怖谷效應(yīng)。
人形機(jī)器人剛一問世就產(chǎn)生了諸多問題，如果說技術(shù)問題終有一天可以得到解決，人形機(jī)器人真正和人類共處的時(shí)候，心理問題和倫理道德問題恐怕才是真正棘手的問題，而電影中的人機(jī)相戀或者人機(jī)互相傷害，也就不再只是紙面上的簡單探討。