北航教授王田苗：中國機器人的發展機遇與挑戰是什麼？

8 月 22 日下午，由北京市人民政府、工業和資訊化部、中國科學與技術協會共同舉辦的第三屆“WRC 世界機器人大會”正式拉開帷幕，本屆大會以“創新創業創造，迎接智能社會”為主題，囊括“論壇、博覽會、大賽及主題活動”四大闆塊，是我國機器人領域規模最大的國際會議之一，本次會議有來自國内外 300 多位機器人領域知名科學家、企業家、政府工作者和國際科技機構代表出席。

其中，北航智慧制造研究院院長王田苗教授作為首輪演講嘉賓，他以《一帶一路背景下的中國機器人發展機遇與挑戰》為題作了演講。

王田苗，北航教授，中國電子學會嵌入式系統與機器人分會主任委員、IEEE R&A 北京大區主席，機器人研究所名譽所長、智能技術與機器人 iTR 實驗室主任、國家特聘教授長江學者。

王田苗教授近年來主要從事先進機器人理論與技術研究，在醫療機器人、移動機器人、嵌入式智能控制等方面成就顯著，作為創業導師，孵化指導學生車創新創業了醫療機器人、兩輪自平衡車服務機器人、車聯網大資料、無人機、汽車作業系統與超能儀表、軟體靈巧手、智能護理床機器人、科教機器人等高科技企業。

以下為王田苗教授的演講内容，雷鋒網做了不改變原意的編輯。

他們問我未來的智能機器人的發展趨向是怎樣的，這裡我想和大家分享一下最近一年我在智能機器人未來發展方向的一些自己的思考。 

在國家一帶一路的這樣一個号召下，我越來越想從社會的形态、需求、産品、技術的角度來看待機器人，而不是從科學、技術、産品再到社會。如果換一個角度了解，我突然感覺機器人好像有三個優勢和趨勢非常明顯，就是多學科交叉、人工智能和高效電池，因為這三條主線如果突破，我感覺它就會從工業走向社會和家庭，而這三個瓶頸有望在下一個十年突破，因為在座的科學家都已經從 Science、Nature 當中發現了這三個脈搏的科技進行交錯推動。

由于機器人不斷進入到社會和家庭，一個很重要的問題就是成本太高，是以商業模式可能會改變，也就是機器人從工業到 2B 再到 2C。如果我們解決了之前在效率、安全和勞動力解決不了的問題，甚至能夠解決一些特定的人所下不去的地方，這個就是 2B，2C 就是進入家庭，是以在這個問題上可以看到這種方式有可能提供一種服務來解決我們所說的機器人成本高的問題。

最近，我去了美國、法國和日本，感覺物質生活很豐富，但吃穿用行是誰提供大量的制造物品？自動化和無人化工廠提供了大量的物品，這樣大的市場格局是不可逆轉的。基于這一點，我越來越感覺到了另外一個趨勢，就是柔性化的生産制造，基于客戶需求的大資料來定制生産形成的無人化工廠，機器人、數控技術、3D 列印、AGV 以及線上線下的人工智能軟體服務。

為什麼會有這樣三個趨勢呢？社會需求決定了産品，産品決定了企業，它反過來又決定了技術。站在這樣的角度來了解，當自動化非常豐富的時候，你會發現機器人也不需要了；當我們很安全的時候，你會發現警察也不需要了；當我們出現無人車共享經濟的時候，司機也不需要了；當我們人工智能老師能夠教學生的時候，發現一般的老師也不存在了，這就說明是社會形态決定的。

任何企業生态形成的要素其實就是給别人提供了産品、技術和服務，如果沒有的話就不行，你會發現企業的生命線永遠循環，就像希臘的古神話一樣。規模化和品牌化兩條腿，需求飽和和被其它技術颠覆是三條腿，這個時候就必須創造新的産品和服務，否則必須死亡，這是任何企業面臨的三段論。在這種情況下企業家就很重要，需要 Passion（激情）、Aggressive（進取心）、Leading Talents（優秀人才）。

我們再來梳理未來社會的發展。這些是我自己學習歸納的，不一定完全正确。蒸汽機、電氣以及我們所說的航空航天、晶片生物以及未來。

未來的形态是什麼樣的形态？這裡拿美國 2006 年到 2016 年有關商務部對幾個行業的增長得出了一些結論，隻要增長率低的産業和技術将會 Over。機器人—制造 9% 的增長率是需要的，娛樂媒體 8% 的增長率是需要的，物流線下店、便利店送到家門口 12% 的增長率是需要的。 

我們突然感覺到了家電和汽車，為什麼現在世界範圍内的汽車巨頭都想變革這個東西？因為汽車的能源、能耗、保有量以及相應的服務已經到頭了，我們看一看中國北京，可以說汽車繼續發展的空間比較有限。我們再去看看美國，除了日本的汽車不斷地覆寫美國，把美國的汽車占有率從 60% 降到了30%，這說明這種汽車行業的狀态在改變，進而引出了我們所說的智能汽車。新材料、新電池、無人駕駛，然後出現了共享或者分享的汽車營運，又出現了網際網路無人駕駛的智能控制，還有傳統汽車廠如何批量生産智能化的電子乘座。

有了這樣的概念，我們才能了解未來社會的形态。除了我們所說的安全、民主和自由的制度之外，其實剩下的就是客戶的定制由大的生産廠直接對應到 TESCO、沃爾瑪、阿裡和京東這些企業，再就是縱向的行業，安全、能源、農業、醫療、教育和個性化的管理。

人追求的是什麼？我越來越感覺到人追求的是快樂、健康和創業，我願意做服務業或者搞文學藝術，那麼在這樣的需求下拉動的技術是什麼？首先是需求的入口，為什麼從美國矽谷到歐洲、日本和中國對手機、傳感器、晶片以及可穿戴式的作業系統不停地進行融資收購，因為它是入口，不排除我們家裡的衣服、馬桶和燈光，可能都是粘着具體客戶的需求。中間件可以了解為軟中間件和硬中間件，軟中間件就是我們所說的雲計算的底層驅動和控制，硬中間件就是自動化工業物聯網和硬體的部件，行業就是關于新材料和能源。

由此我們可以得出，至少在中國這幾個方面特别熱門，都是投資商和創業者投資的方向，也面臨着傳統企業轉型的方向。比如新的消費、新零售和餐飲，共享經濟等等，還有大衆娛樂、大衆新聞、大衆點評。從新的工業來看，5G 移動必須要上，因為它會加速個性化需求和個性化通信便利。

包括智能家居和可穿戴裝置，将來能夠直接用語音打電話，包括智能汽車、金融和我們國家非常關注的醫療、安全、教育、能源、國防。今後的需求有電話、傳感、中間件、智能汽車和 3D 列印、倉儲機器人等等。原來我們想的 AGV 隻是工業界，沒有想到中國現在正以 100% 的速度把 AGV 用在消費領域，包括物流、倉儲、商店，不是我們傳統想像的 AGV 在汽車廠和數控方面，這個增長點是很快的。這裡還有我們所說的醫療、物流、抛光打磨等等。

應該怎麼看一帶一路？我把它分成了幾個部分，包括發展中地區和建設中地區。我認為正在建設的地區或許相對比較落後，發展中地區往往可以了解為美國、日本、歐洲、南韓，甚至是北京、上海和深圳。這樣看下來，一帶一路哪些技術是有幫助的？比如地鐵、建築、安全以及通信，還有智能制造、數控、機器人、通訊以及家電醫療，再就是發達地區一些娛樂文化，甚至是一些先進技術可以輻射到的一些地方。

這可能和相關地區文化有關，比如這是一帶一路戰略藍圖。一帶一路基礎設施比較落後的時候特種裝備需要先行，包括工程機械、海洋和農業機械。制造裡面包括數控工業機器人、3D 列印都需要，還有消費，包括家電和我們所說的物流等等。在這三個方面，我認為發達地區會在一定程度上延伸到落後的地區。比如無人化工廠中的房間和化學工廠，還有一些無人駕駛、裝備和醫療。由于這個方面的成本比較高，和社會制度有關系，是以在這個問題上是有一個時間差的。 

一帶一路有幾個要素需要理性地思考。首先是人口問題，我驚奇地發現在美國很少有便利店，而日本、中國和南韓簡直是沒有便利店就幾乎無法生活。我發現這是與社會結構有關系的，包括行為和我們所說的出行。中國有很多比較集中的小區，西方都是 Separate Single House（獨棟房子），這也決定了我們在一帶一路開拓技術研究的方向。其次是文化，比如環境，這是需要長期的法律和道德來形成的。

自由教育、應試教育其實也是值得思考的，還有我們所說的公共環境和觀念。之前有一次到美國的一個小區，那是一個大學附近的小區，周末晚上出來之後發現好多亞洲的老爺爺老太太在照顧孫女，西方好像沒有這樣的情況，都是父母自己照顧。這也屬于一種文化，倫理上也有差異，我認為這是在技術開發和一帶一路需要思考的。

在這樣的大背景下，我們再來看機器人未來發展的技術和産品。比如，我突然感覺無人化工廠是一個趨勢，隻要是人口聚集多的，因為要提高效率，同時做工的勞工比較難招。再就是老齡化社會，服務于老人的目前是以 20% 的速度增長，而在中國北京要不了多久老齡化就會到 12% 左右，我們再想一想日本、歐洲和美國都是一樣的，這種老人的需求往往又是理性的。

由于網際網路和科技的發展讓人越來越獨處，這就出現了為什麼會有機器人對話、機器人伴侶、機器人聊天，還有定制化的服務以及私人助理，包括醫生助理、工作助理、生活助理，這些都将會派生出新一類智能機器。由此得出精确感覺、人工肌肉、認知以及我們所說的能源。

這些方面有幾個技術突破口。首先是材料，特别是将感覺和驅動載體合二為一，因為可以大幅度降低成本并且提高安全性。再就是人工智能的軟體和學習，還有智能互動和資訊。

在中國，這五年國家進一步改革開放，加大了資本在科技創新的投入。這張圖檔反映出中國在投資上排在第一位的，人工智能和機器人方面首先是智能機器人，其次是視覺，然後是自然語言了解和無人駕駛，這是中國投資商所關心的一系列方向。

這兩三年我作為雅瑞資本和真格基金顧問參與了他們一些科技投資的方向，見證了我說的這些技術、産品和創新的曆程。比如，磁懸浮電機無摩擦、噪聲降低 80%、節能達到 30%，還有水下娛樂機器人、軟體機器人和無人機等等。

我們來看軟體機器人，這裡還可以增加相應的液體金屬，根據不同的溫度改變它的剛度。這個成本價格隻有傳統機電一體化的 1/10，也就是在機電一體化的裝置是 15-20 萬元的時候，而它隻要 1-2 萬元。軟體手可以抓雞蛋、餃子、冰淇淋，甚至可以抓其它的東西。它的形成可以利用 3D 列印，也可以利用罐裝不同的材料形成相應的硬度和強度。目前它能夠負重 3 公斤，精度是 2 毫米左右，重要的是成本隻有傳統的 1/10。

很高興的是，我們的研究是和德國 Festo 合作開展。這是我們自己研究開發的，就是基于 3D 列印和不同材料形成，它的結構相對比較簡單，而且對易碎、生鮮和其它的貨品有比較好的安全性。為了探索這樣的應用，我們也和 ABB 開展了合作，讓它在生産線實驗我們這個裝置的壽命和長短。這是 ABB 的并聯機器人，可以想像這種蛋糕和食品要用加濕器或者一般的機電，一方面是抓起來很難，另一方面容易損害這些蛋糕。

人工智能方面我們一直覺得無人駕駛，包括作業系統很重要。目前機器人是從短途代步工具入手的，這是我們和 Intel、紅杉、小米合作開展的短途代步、搬運作李以及未來的兩輪車小型無人駕駛，那個是雷軍在美國波士頓參觀的時候形成的實驗。

賽格威的産品是有一個把手的，我的學生把這個把手砍掉了，定位要更加精準和實時。沒有想到這個缺少了以後反而提高了安全性，因為人的自我感覺可以掌握平衡。另外就是它的成本一下子大幅度提高了，我們知道賽格威大概是 6000-7000 美元，這樣的機器人通過小米的供應鍊和中國的制造能力，它的銷售價格隻有 2000 美元。基于它所形成的機器人服務平台可以跟蹤、可以養狗、可以看護小孩。

無人駕駛是利用現在開源形成的，它的反應速度是 1.4 秒之内啟動。手機作業系統啟動的時候很長，大概都是 10-15 秒左右，大家看一看它的啟動時間。這意味着以後汽車前面的屏可以是任意的，可以和手機的地圖、微信和其它的短消息結合起來，進而大大地加快制造的速度。目前無人駕駛主要是在内蒙、黑龍江、新疆和青海在應用，因為面積特别大，還有就是醫療機器人，包括康複、假肢等等。 

基于上面的學習進行整理，我們往往可以了解出很多需要開發的機器人前沿技術，甚至是産品的關鍵技術。這裡我需要了解 Gartner 的曲線，把技術在市場上容易發展和現實當中估值有泡沫的，未來很有價值的都連接配接了起來。

我們可以明顯地感覺到未來的資本市場或者技術突破上，我們所說的深度學習晶片以及腦科學，包括新能源以及仿生、服務和雲等等是人們現在特别關注的，中國現在有些地方已經選擇了無人駕駛、醫療和仿生。右邊的幾個在中國已經顯現出來了強有力的盈利能力，而且開始占有市場，比如物流、AGV 和特種的打磨焊接，還有 AI 的互動助理和聊天，以及視覺觸覺和相應的語音子產品。

本文作者：王金許