“机器人”(Robot)从101年前被捷克作家卡雷尔·恰佩克发明之初,就给人一种强烈的未来感。即便到了现在,依然如此。
日常生活中,许多自动化产品被冠以“机器人”之名,以提升其科技感(物流机器人、扫地机器人),但本期节目讨论的“”的机器人,指的还是科幻作品里设想的,那种可以替人做各种事情的人形机器人。
这种产品一度被认为难以实现,上世纪末本世纪初,曾有一波机器人热,本田等日本公司开发了一系列“人形自走”的机器人产品,它们能够直立行走,与人互动,但因为各种技术和功能上的缺陷,最终这些机器人的使用场景仅限于舞台,无法成为大规模生产的商业产品。
但在2021年,以特斯拉为代表的电动车制造商们重新进入这样的领域。而且这一些企业不是在玩票,而是认真地将机器人视为和电动车一样的重大机会。哪些技术前提的改变,让它们有自信能把机器人从未来带到真实的生活中?它们还有哪些挑战需要克服?
这期节目并不想让你对机器人这件事更怀疑,或是更有信心。但如果能让你更认认真真地对待这个“科幻电影里的事物”,那就好了。
在聊具体公司之前,有必要先做个概念限定——我们今天讲的“机器人”指什么?
“机器人”这个中文词汇和“Robot”这个英文词语,其实现在都比较泛用了。在工业和日常生活中,许多自动化的工具,都被称为机器人,比如说生产线上的机械臂,我们叫工业机器人;医生做手术时操作的那种设备,也叫机器人,比如鼎鼎大名的达芬奇机器人;还有我们熟悉的扫地机器人,这些都叫机器人。
但我们今天讨论的是比较狭义的,或者说原教旨的机器人Robot,就应该行走的、人形的机器人。
今年几家开始做机器人的公司,要么是一开始就要做个双足的两条腿走路的人形机器人,比如特斯拉。要么就是一开始先做个四足的机器人,比如机器狗、机器马,但终极的目标也是做双足的人形机器人,比如小鹏投资的鹏行智能。
这其实是“Robot”这个词的本义。机器人其实是个很典型的由科幻作品孕育出的产物。而科幻作品里,最早的机器人,就都是人形的。《第一财经》杂志11月刊做了一整个封面专题来探讨机器人,其中
除了文化因素外,从商业和技术的角度,也有一个解释。前面提到的公司都有一个类似的终极目标,就是要做一个通用的、可以辅助和代替人做各种事情的智能助手。它们觉得这是一个很大的市场。
这个判断对不对先不管,要实现这个目标的话,这样的产品应该是怎样的呢?那很可能就是一个人类形态、人类尺寸的机器人。因我们现在所生活的环境,各个细节都是为人类这种双手双脚,直立行走,身高1.5米至2米,双手有10根灵活手指的生物准备的。
这里面的关键词就是“通用”。从应用层面,物流机器人、焊接机器人、手术机器人,都是专用的。如果要通用,能替人类做各种事情的话,就需要是原教旨的、狭义的、人形机器人。
为什么前面提到的多家公司都在2021年开始做机器人产品了?因为许多核心技术,都已经进步到某些特定的程度,足以孕育出一个商业上可以成功的产品了。
要具体解释技术和产业的背景,就要先提到上一波的机器人热,那已经是在20年前了。
上一波机器人热的一个代表产品,就是本田公司在2000年发布的著名的ASIMO。这个机器人身高1.3米,体重48公斤,可以直立行走,可以简单对话,可以做一些简单的动作,比如握手、挥手,甚至跳舞、往纸杯里倒水。我们大家常常可以在日本的各种展会,还有重要场合上看到它上台表演。
本田在2000年发布的ASIMO,因为始终找不到应用场景,已于2018年停产。
ASIMO的第一次公开亮相就是在2000年的日本红白歌会上,它和SMAP一起表演了一首歌曲。
当时,ASIMO给不少人留下了日本人很擅长做机器人的印象。的确,在ASIMO之前,日本就是机器人研究的最发达的国家,其中的旗帜就是早稻田大学的机器人研究所。
研究所的开创者加藤一郎教授,本来是研究义肢的,后来从这样的领域出发,开始研究可以直立行走的机器人。1973年做出了第一个可以行走的机器人Wabot,就是早稻田的读音Waseda和Robot的结合。后来的几代Wabot水平也逐步的提升,就奠定了早稻田和日本在机器人方面的地位。
到了1980年代,本田汽车就想着要造机器人。当时本田的想法很单纯的,就是想要憋个大招,验证自己的技术实力。负责ASIMO项目的广濑真人加入本田时,领导给他的KPI很简单,就一句话:造个阿童木出来。
听起来可能有点夸张,但放到当时日本腾飞时期和泡沫时期的背景里,也能够理解。当时日本汽车工业已经是全球顶级了,要进一步体现自己引领者的地位。不仅本田,当时很多日本大公司也在研究机器人,比如丰田、索尼。到了2005年,这几家公司的机器人一同参加了爱知世博会的开幕式,又是拉小提琴,又是跳舞,让人一下子觉得机器人离我们的生活很近了。这一波机器人热算是到了一个高潮。
然而,这波机器人的热潮,最终并没有转换成商业上的成功,这几家大公司的机器人项目都逐渐被边缘化,或者被放弃。最主要的原因,就是它们始终没找到这些机器人的民用市场。本田原本设想了很多场景,比如端茶送水,照顾老人,在危险区域工作等,但研发了7代ASIMO,这些都没有实现,终究是用在了其最常常使用的场景——舞台上表演。
不仅是日本,美国的代表性公司波士顿动力,它的机器人和机器狗,已能非常灵活地做各种动作了。但在商业上,波士顿动力就是不成功,被卖来卖去,还未找到赚钱的方法。
回到我们最开始的问题:为什么20年之前做不到的事情,在2021年,一拨新的公司又开始做了?技术进步,到底是指哪些?
大家肯定很熟悉会下围棋的AlphaGo,其实后来它已经进化到AlphaZero,就是两个AI,互相下棋,互相学习,都不要输入棋谱,就能从零开始学会下棋。
那这个技术用到机器人身上,其实是个发展路径的重大切换。机器人身上的系统非常多,也很复杂,大概能分为两部分,一部分是运动控制,一部分是智能识别。你大概能理解为,一个是身体怎么动,一个是脑子和五官怎么反应。再具体点,就是机器人怎么学会行走和拿东西等各种动作。
过去的本田,还有波士顿动力,它们的技术基础都是控制论。尽管这个技术能做很多事,但从技术路径上看,其实还是在工程师设定好的各种情况下,机器人该怎么做。比如波士顿动力的机器人Atlas,它已经能够在复杂的环境里“跑酷”了,但是要做这个事,还是需要工程师画好一个地图。地图上每个障碍,机器人该怎么做,都是设定好的。
这意味着,它能做的事情始终是有天花板,离通用型的、多功能的机器人,当然就有距离。
但有了人工智能技术后,机器人就能自己学习应对各种情况。现在瑞士有一家机器人公司AnyMal,其在做的四足机器狗,一开始不会走不会跑,但通过自主学习试错,1500代后,就能越过障碍了。
更关键的是,相比跑跳这些基本的动作,更难的是用手去抓取一个复杂的物体的动作。在机器人行业里有一个专门的门类,就叫“灵活手”。这个如果要靠控制论去解决,很难。但是靠人工智能,就非常有可能取得突破。现在已经有很多勇于探索商业模式的公司就在做这个事。
除了能让机器人更快地学习更多运动方法外,人工智能技术还能带来一些更显而易见的好处,语音交互、视觉识别等技术的大幅进步,使得机器人能变得更实用了。比如,你现在喊一个机器人说“去帮我拿一个苹果”,理论上,机器人已能完成这个指令了。因为它能通过语音识别听懂你的话,也能通过视觉识别什么是苹果,也能通过人工智能训练走过去抓取这个苹果了。
或者说得更准确一点儿,在当年是不具备实用价值的。比如神经网络之类的技术,上世纪就有研究了,但是要运用到现在,还要匹配上强大许多的算力,以及大量具体的应用进步,使得人工智能可以从别的行业拿来。所以这里说的“人工智能的进步”,不仅是技术上的进步,更多是产业概念上的进步。
不过要特别强调的是,在目前阶段,AI和控制论,还不是前者彻底取代后者。许多公司还是采用两者相结合的做法,因为控制论此前已经积累了许多成熟、有价值的技术,可完全继续用,而不是一味地丢给人工智能,在黑箱里学习。
除了人工智能技术的进步以外,许多重要工业产品的进步也推动了机器人行业的发展。
举两个例子,一个是电池,一个是电机。电池的情况和电动车行业类似,此前动力电池的单位体积内的包含的能量不够大,机器人也有续航能力问题,所以早期的ASIMO都背了个“大书包”,里面就是电池。有的机器人甚至还会采用接电线的方式,这样它的工作上的能力其实是很受限的,没法用在实际生活中。那随着这几年电动车行业的发展,锂电池的单位体积内的包含的能量逐步的提升,单位成本也不断下降,电池逐渐不再是一个短板了。
电机也是这个逻辑。机器人和人一样,各种动作都是要依靠关节运动实现的,动作越复杂,用到的关节就越多。这个在机器人里有个术语,叫自由度。比如,膝盖就是一个自由度,而一个手腕,就有三个自由度,上下、左右、旋转。
理论上,一个自由度,就需要一个电机。一个人的手,可能就有十几个自由度,如果换算成机器人上的电机,也自然要有很多。而电机过去的问题是,能不能做得尺寸足够小、扭矩和转速符合标准要求,还能和控制管理系统配合好。很多时候,一个尺寸问题就卡住了,这也是为什么灵活手那么难做。
现在电机有进步了。这并不是什么技术上的革新,而是一直在升级进步,逐渐就达到了使用的标准。现在的电机性能比十几年前要好很多很多了。
所以,短板理论在机器人里很重要,任何一个技术上的短板,都会阻碍机器人成为一个可以普及的商品。
电动车的发展,带动人工智能、电池、电机等技术的发展,所以反过来,电动车公司开始做机器人,也很自然了。
比如特斯拉,在宣布自己要造Tesla Bot的时候,就直说,特斯拉有很多技术和工业化的经验可以挪用到机器人项目上。还有像鹏行智能的开发团队,索性就是和小鹏汽车的一部分研发团队一起办公的。
虽然机器人能借鉴很多电动车的技术,但也不能完全复制。以无人驾驶为例,其实机器人的自主行动,比电动车的无人驾驶要复杂很多。第一,汽车只要识别路上的事物,而机器人要认识的东西,可能要多两个数量级;第二,机器人的行动不是在一个平面的道路上,而是在一个3D环境里,要上上下下,走楼梯,躲避障碍;第三,机器人对于物体的识别精度要求更高,无人驾驶识别一个行人,其实只必须了解到它是一个人就可以,但对机器人来说还不够,它得了解这一个人的手是什么、头是什么、嘴巴是什么,这样的话,比如一个人指着一只苹果说“去拿那个”,机器人才能识别出指的这个动作。
这里面还有一个隐藏的关联很重要,就是工业体系。机器人,因为一直不是一个普及的产品,所以是没有大规模生产线的,也没有完整的供应链体系,而这个是汽车最擅长的。这一点的重要性可能不亚于技术的共通。
简单总结一下就是,相比于上一波机器人热潮,现在的机器人站在了更高的技术基础之上,使得自己离一个成熟的产品更近了。而在这样的一个过程中,汽车公司因为和它的技术更近,所以参与更深,也更有先机。
所以,会出现一批新的乐观公司,在它们看来,现在的机器人行业,就像2003年前的电动车行业一样,技术具备,只欠一个特斯拉这样的公司,把这些成熟技术整合起来,变成一个热卖的产品。
这些乐观者,这些条件,真的能催生出一个可以流行的机器人吗?这个机器人是否又有真的商用价值呢?
这个我们不好预测,只能等市场的检验。但我们大家可以提供两个角度的参考,一个是起步的角度,一个是终局的角度。
起步的角度就是,现在这一些企业,推出的Demo,或者说初始的产品是干什么的,卖给谁的?答案挺统一的,是玩具,而且是有钱人的玩具。像鹏行智能的机器马,宣传视频就是一匹小马和一个小朋友的互动。
尽管它可能不太好看,也很昂贵,但很多最后完成普及的科学技术产品,最初都是有钱人的玩具,就像特斯拉的Roadster一样。玩具虽不是刚需,但是如果足够酷炫足够有趣,其实用户黏性可以很大,市场也未必那么小。而且因为这一些产品可以不断迭代,一开始可能非常傻,但就像苹果,一直更新,到了某个节点,就会变得很吸引人。
这个问题,我们也欢迎各位在留言区讨论:你们觉得玩具是机器人市场一个好的切入点吗?
答案是肯定的。以科幻作品为例,《超能陆战队》里的大白,可以管起居健康、医疗照护,肯定有非常大的商业价值。
起点和终点明确了之后,这中间的路线也会逐渐清晰。通过不断的软硬件升级,其实可以一步步实现。一开始机器人可能只能拿个圆柱形的水杯,但可能一次升级后,它就能拿一个有把手的水杯了,然后能处理复杂的手部动作,自己去开车,去照顾老人了。到了某一天,大白就能实现了。
当然,这样的一个过程必然不会一帆风顺,也未必真能成功,至少目前还能看到许多难点。这个实际上也是很多全新产品的共同困境。敢于尝螃蟹的,还是少数。比如据我们不难发现,很多公司现在的一大困难就是建立供应链。
最后,我们还想提一个更长期的,听上去也更虚的问题:人类如何迎接一个机器人普及的世界?
因为机器人能帮人类做很多事,这个叙述的另一面就是,机器人会取代很多人类。而且在机器人身上,这样的一个问题更复杂。不单单是就业的问题,当机器人真的进化到大白这种程度,甚至是跟人类无异,比人类更强大的时候,会怎么样?很多科幻作品已经在讨论这一个话题,比如游戏《底特律:变成人类》里,类人机器人外表和人类无异,买一个机器人慢慢的变成了了社会的标配。但一旦机器人发展到这个地步,又会引发非常深刻的社会和伦理问题了。就是如何定义人?机器人是不是只能是仆人?这几乎是个哲学问题了。
不过,回过头来看,许多重要的工业产品,最后对人类的影响都不仅限于商业领域,还会深刻地改变人类社会的运转方式,甚至价值观念。商业就是这样。
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