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全国政协委员、中国电子学会秘书长徐晓兰:机器人时代已然来临

发布时间:2015-1-19 15:55:38

中国电子学会从几年之前就开始研究机器人,最近又针对机器人的技术和产业做了一个深入的研究并完成了一份报告,今天跟大家共享我们在机器人领域研究成果。

我今天主要从三个方面介绍一下机器人的现状。

一、机器人的时代已然来临了

进入21世纪以来全球制造业正在向自动化、集成化、智能化和绿色化的方向发展,作为智能制造的主力军,工业机器人已经不断从汽车制造领域向机器、建材、物流、食品,以及航空航天、船舶制造等领域渗透。智能技术与社会生产生活相结合,催生了保安、救援、医护工作的服务机器人和特种机器人,机器人革命有望成为第三次革命的切入点和重要的增长点,将影响全球制造业的格局。根据国际机器人联合会的预测,机器人革命将创造数万亿美元的市场,从而带动跟机器人相关的新材料产业。机器人是一个学科交叉、技术融合的领域,涉及到集成电路、软件、零部件、控制系统,新材料等多学科领域。2013年美国总统奥巴马说过,美国要重新回归制造业,通过快速发展人工智能、机器人和数字制造的技术来重构美国制造业的竞争格局。2013年美国出版的《机器人技术路线图——从互联网到机器人》一书中说,机器人技术是少数像互联网一样具有潜在变革性影响力的技术。我们认为机器人可分为三个领域:工业机器人、服务机器人,以及特种机器人。

二、国外机器人发展现状

世界各国针对机器人发展也出台了一系列的战略,例如欧洲在20146月就启动了最大的民用机器人的研发计划,推动机器人在制造业、农业、健康交通安全等方面的应用;日本于2005年就推出了新兴材料促进战略;美国于去年3月发布了机器人技术路线图,强调机器人技术在美国制造业和军用民用领域的一些重要作用;德国于2012年推行了以智能工厂为中心的工业4.0计划,工业机器人作为工业4.0之中重要的一个内容,来推动生产制造向融合化和个性化方向转型;韩国在2009年发布了第一次智能型机器人计划。从国外的发展路径来看,我们认为有如下几方面的经验可以借鉴:

第一,国家的发展战略推动是新兴产业发展的必要要素,像德国、美国、日本、韩国等国家,都推出了一系列的国家发展战略。

第二,军民结合的技术创新与成果转化机制也是促进新的技术创新和推广应用的主要路径。以美国国防部实验室为例,美国国防部DARPA实验室2008年用5300万美元开发了仿人类大脑芯片(TrueNorth),是可伸缩的电子神经系统的重要组成部分。模拟人类大脑,是很多科学家寻求突破的方向。人类大脑的神经元尽管传导信号的速度很慢,但却拥有庞大的数量,而且每个神经元都通过成千上万的突触点与其他的神经元相连,以分布式和并发式的方式传达信号,相当于超大规模的并行计算。在了解了人脑的机理之后,研究人员就在软硬件上对人脑进行模拟,在硬件上对大型神经网络进行仿真。比如谷歌深度学习系统(Google Brain)、微软(Adam)系统,他们采用了一千台各带16核的处理计算机,虽然有强大的处理能力,但是功耗很大。TrueNorth芯片把数字处理器当做神经元,把内存当作突触,与传统计算机结构不同,它的内存、CPU和通信部件是完全集成在一起的。TrueNorth芯片上有4096个内核,100万个神经元,2.56亿个突触集成在邮票大小的芯片上,而功耗却只有70毫瓦。计算能力也并非是这款芯片的最长处,它的强项在于认知能力,认知芯片可以进行感知、交互、识别等任务,而这种认知能力在物联网领域会得到广泛的应用。因此有人把TrueNorth芯片称为计算机史上最伟大的发明之一,它将会引发技术革命,颠覆从云计算到超计算乃至智能手机等一切。

第三,互联网企业借助资本之手进入了制造业领域,例如Google收购了波士顿动力公司,波士顿动力公司研发的大狗机器人有很好的奔跑能力和平衡能力。

第四,用引进消化吸收再创新手段快速占领市场。1967年日本从美国引进工业机器人技术,目前已经是全球机器人应用最广的国家。

三、我国机器人发展现状

201469日中国国家主席习近平在两院院士大会上指出:“机器人是制造业皇冠顶端的明珠,其研发制造应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平重要的标志”,“我们不仅要把我国机器人水平提高上去,而且要尽可能多的占领市场,我们要审时度势,全盘考虑,抓紧谋划,扎实推进”。总书记把机器人定位为我国制造业皇冠上的明珠,可想而知,机器人的发展对我国制造业的重要意义。从国际和中国的机器人发展历史来看,我国起步比较晚,但是进步比较快。从世界发展历程来看,19471960年是机器人的起步阶段;从1961年—1980年,是世界机器人应用推广的阶段;1981年—2000年是产业化的阶段;2000年至今是智能化的阶段。我国的发展进程是:从19751985是机器人的起步阶段,19862000年是应用推广的阶段,2000年至今是产业化的阶段。所以我国起步比较晚,再加上中途还有个别时期对机器人产业发展战略也做了一些调整。但我国机器人技术发展迅速,取得了巨大的进步。也由于我国工业三基(基础元器件、基础工艺、基础原材料)基础薄弱,所以在基础研究、产品的研制和制造水平上还有很大提升空间。跟国外工业机器人比较,我国工业机器人的技术有一定的差距,服务机器人差距比较少,特种机器人某些方面的技术水平领先或者是接近了国际水平。

工业机器人总体水平还处于集成阶段,核心零部件依赖进口,尤其在高精度减速器,伺服系统和控制器方面。服务机器人目前处于跟踪阶段,从国内来看,北理工的汇童、华中科大等单位研发的产品,主要在仿生机器人和康复机器人方面有比较成熟的技术和产品。一些家电企业向智能化家电方向发展,用于服务家庭和康复方面的机器人发展迅速。在特种机器人领域,我国总体水平与发达国家接近,部分技术处于领先阶段。目前已经形成了水下机器人、民用无人驾驶机、医疗外科机器人、搜救排爆机器人等系列产品,并在一些领域形成优势。从产业的发展来看,国家也非常重视,国务院及工信部等一些中央部委陆续出台了一系列涉及机器人领域的政策措施。比如2006年—2012年期间,从科技部、工信部的“十二五”规划,还有国务院的“十二五”规划等等,都发布了国家各种中长期的发展纲要。20122013年这个时期的政策密集出台, 20124月份科技部发布了职能制造科技发展的“十二五”制造规划,国务院发布了“十二五”战略性新兴产业发展规划,以及财政部发布了2012年智能制造装备项目。在今年12月份工信部将发布关于推进工业机器人产业发展的指导意见。

机器人产业整个运行的势头比较良好,据国际机器人联合会统计,20042013年之间我国工业机器人销量平均复合增长率达到29.8%2013年工业机器人销量达到36560台。目前国内已涌现出南京埃斯顿等工业机器人和系统集成的企业,当然还有深圳大疆、北京博创兴盛等等企业。产业园区遍地开花,截止到今年6月份,全国已建和准备在建的机器人相关产业园或者是基地已经超过30个,规划总面积超过了2.8万亩。中西部以重庆两江机器人为代表,环渤海地区以哈尔滨科技创新机器人产业园、天津机器人产业园、青岛高新区的机器人产业园为代表。长三角以上海机器人产业园,以及昆山、徐州、常州等产业园为代表。我们认为我国机器人技术还需要进一步创新,还要进一步占据技术制高点,才能更好地开发市场、推动产业化的发展。同时我们也看到还存在人力资源结构性的失衡的问题,一方面国内的毕业生队伍很庞大,但是复合型的人才非常稀缺,而机器人是集成电路、零部件、软件、控制系统以及新材料等的交叉学科领域,尤其需要复合型人才。从资本市场来看,从2014年以来,国内A股上市公司以并购或者投资方式涉足机器人智能自动化领域的数量超过了54家,其中80%的公司属于首次涉足机器人的领域。

截止到今年5月,国内机器人企业接近400家,其中工业机器人的企业到了353家,市场快速成长。由于制造业加快升级,同时人工成本在快速上升的双重因素的影响催热了我国工业机器人的发展。我国服务机器人也是一个庞大的市场,我国服务机器人的技术和产品接近国际水平,但是国内市场并没有得到更好地开发,所以服务机器人产业相对比较薄弱。我国61%的工业机器人主要应用在汽车制造领域,8%的工业机器人应用于金属制品行业,7%的工业机器人应用于电子产品的制造行业,所以工业机器人的领域分布非常不均匀,主要用于汽车制造领域。未来,工业机器人将在尺度、环境、精度、速度、效率、人机交互和智能化等方面扩展人的能力,主要体现为对人的体力替代,同时虚拟现实技术也会向这个技术领域发展。

我国制造业面临着产业转型升级、劳动力成本持续提升、劳动力结构性失衡等诸多现实问题,迫切需要大量工业机器人。未来几年我国工业机器人市场将呈现快速增长态势,预计年均复合增长率达30%左右。在服务机器人领域来看,服务机器人具有友好性、功能性、拟人性、安全性与经济性,主要体现在对人的功能与智力的替代。拟人机器人能够跟用户有情感交流,所以未来服务机器人有更广阔发展的空间。

       我们现在已经从IT时代进入到DT时代,未来将进入RT时代。机器人正在并继续改变我们的生产与生活方式。目前我们正在筹备成立中国机器人技术与产业发展联盟,这次会结束之后就要召开成立大会,我们也欢迎在座感兴趣的研究机构和企业加入这个联盟,来共同推进我国机器人技术和产业的发展,谢谢大家。