德国国家工程院院士张建伟:智能机器人的未来发展走向哪?

科协频道2023-08-2122工业机器人

党的二十大报告提出,推动战略性新兴产业融合集群发展,构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。自主智能机器人研究与应用是推动人工智能发展的关键环节。2023年,我国机器人相关政策不断出台,工信部联合16部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》,北京市也发布了《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023—2025年)》,旨在推动机器人产业高质量发展。


近日,由北京市科学技术协会、北京市科学技术研究院主办的2023国际自主智能机器人大赛成功举办,来自世界各个高校、企业、科研院所的588支队伍报名参赛。8月16日,2023世界机器人大会也在北京开幕,大会同期开启2023世界机器人大赛锦标赛(北京)。


智能机器人的发展得到广泛关注,目前智能机器人有哪些应用?未来又将如何发展呢?科协频道、《科研成果与传播》杂志对德国国家工程院院士、清华大学杰出访问教授、汉堡大学多模态智能机器人系统研究所所长张建伟进行了专访。


机器人应用在多领域开花结果


近年来,智能机器人在多领域应用,工业机器人、服务机器人、特种机器人不断发展,性能增强的同时,其应用面也更加广阔。张建伟介绍,在自动驾驶领域,自动驾驶水平从L2、L3提升至L4,我们所使用的自动停车功能与智能自主机器人技术直接相关。在医疗机器人领域,虽然遥操作(手动远程操作)目前是主流,但遥操作与智能自主功能的融合越来越明显,使智能遥操作成为可能。在工业领域,智能自主机器人已经在物流方面实现了自动识别和自动抓取,变得非常高效。“我相信,未来会有越来越多具备类人操作能力的自主机器人出现在装配领域。”张建伟说。


此外,未来几年,家政服务机器人将很有可能从简单的扫地逐渐扩展到处理家务、倒茶、洗碗甚至洗衣服等多功能的家政服务机器人。张建伟说:“配合自主定位导航系统及割草系统,家政服务机器人的功能还从室内延伸到室外,除了完成家务,其还能整理家庭花园,进行割草等。”


具身智能、机电技术与应用场景深度融合的发展趋势


《“十四五”机器人产业发展规划》中提到,机器人被誉为“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的重要标志。据2023世界机器人大会新闻发布会介绍,2023年上半年,我国工业机器人产量达22.2万套,同比增长5.4%;服务机器人产量达353万套,同比增长9.6%。


当前,机器人产业正处于蓬勃发展的阶段,它正在极大地改变着人类的生产和生活方式,为经济社会发展注入了强劲的动力。未来,机器人将如何发展?张建伟表示,具身智能、机电技术与应用场景的深度融合将是智能自主机器人未来的发展趋势。智能自主机器人系统的发展主要依赖于人工智能和机电技术两方面。在机电技术方面,进展相对缓慢,但持续增长;而在人工智能、大数据和大模型方面,最近取得了巨大的进展。“这些大模型源自语言智能,而未来我们将结合应用场景对机器人融入多模态功能,包括、视觉、力信号、声音信息和触觉等模态,从而实现全模态具身智能机器人。我认为这也是大模型未来发展的趋势,同时也是智能自主机器人的新机遇。”


跨学科融合攻关是解决核心难题的关键


虽然目前机器人技术快速发展,但仍不是一个能像人类一样能灵巧操作、节省能源和具备智能的产物。张建伟介绍,要实现真正通用的具身智能,还需要几十年的研发和克服多种困难。


“首先是人工智能的可解释性和多模态处理,如何将知识重用、知识表达和记忆形式,与GhatGPT以及所谓的通用人工智能融合,以实现可推理、透明和智能的具身通用人工智能,这方面有许多制约因素,需要更长时间进行基础科学的融合攻关,包括与脑科学、心理学和各种社会科学的深度融合。”张建伟表示,我们还需要创造出新的机电部件形式,包括刚柔耦合的驱动部件和优化自重比的整机结构件。这些部件具有良好的机动性和安全特性,对未来机器人的长期发展起到关键推动作用。而克服这些制约因素需要很长时间、跨学科合作,以及技术攻关的艰辛努力。


大赛活动促进机器人领域产学研发展


张建伟担任国际自主智能机器人大赛的专家委员会副主任多年,他谈道,大赛对自主智能机器人领域的科研、人才培养、产业发展都具有明显的推动作用,“比赛提供了一个非常好的面向未来的技术和团队实践平台,比赛只是一种方式,希望参赛选手和团队能通过比赛掌握机器人关键核心和共性技术,建立合作网络。”同时,他也相信,大赛将在产业发展、人才培养和未来方向引导方面发挥重要推动作用。