倪光南:發展“AI+機器人”,向新質生產力加速躍遷
當前,人工智能(AI)已經成為助推世界科技和產業蓬勃發展的強大引擎。習近平總書記指出:“以人工智能引領科研范式變革,加速各領域科技創新突破。”黨的二十屆四中全會提出,加快高水平科技自立自強,引領發展新質生產力。在這一目標的指引下,我國正在深入實施“人工智能+”行動。機器人產業作為一個新興產業、未來產業,要順勢而為,聚焦提升生產力,通過AI+賦能,使機器人產業向新質生產力加速躍遷,成為“AI+機器人產業”,為國民經濟、為人民的生產生活,創造更大的經濟效益和社會效益。
發展機器人產業并不是要替代人類
我們要明白,機器人是拓展人類的能力完成任務,而不是替代人類。
人類大腦的起源和演化經歷了漫長而復雜曲折的過程。今天作為智人的我們,其繁盛興起得益于偶然性和在自然環境中的適應性。我們的祖先克服了其他類人物種沒能克服的困難,那時地球上的智人既不是最強壯的,不是行動最迅捷的,也不是數量最多的(螞蟻和磷蝦的數量要比人類多得多)。應當說,是龐大和復雜的大腦使我們有能力去適應和影響這個星球。
大腦是目前宇宙中最復雜的物質集合,其進化讓人類成為生物界中的最高級動物。Meta首席科學家、圖靈獎的獲得者楊樂昆教授在一次報告中提到,“一個典型的大語言模型大約是10的14次方字節信息量的基礎上訓練出來的,這幾乎是互聯網上所有公開文本的總和。一個人要花幾十萬年才能讀完這些材料,這是海量的信息。”但大模型僅僅依賴文本訓練是不夠的,我們還要繼續探究經過數億年進化的大腦的奧秘。生成式AI的出現預示著未來深層經濟結構的重塑,當我們謀劃發展機器人產業時,應當深刻地思考人和機器人之間的關系和變革,包括對知識工作的重新定義和勞動力結構的重塑,而不是簡單地以機器人大規模替代人類。為此,要聚焦提升生產力,通過AI+賦能,使機器人產業向新質生產力加速躍遷,讓機器人作為人類能力的擴展去高效完成任務,機器人帶來的將不是崗位的終結,而是工作任務的重構。
我們要研究不同工業化時期制造業的變化和機器人的定位。在不同工業化時期,對制造業而言工廠的定位是在變化的。德國提出了工業化4.0(即第四次工業革命),中國則處于從傳統工業化發展到新型工業化的階段。隨著人工智能引領的科技變革的推進,中國大多數企業將從自動化發展到智能化,生產模式將從剛性化、標準化,發展到柔性化、定制化兼備。
機器人將從過去自動化工具逐漸過渡到“AI+機器人”;機器人的控制者從過去的實時操作系統發展到“AI+機器人”智能系統;自動化機器人交互用按鈕、鍵盤、鼠標、屏幕,“AI+機器人”可增加語音交互等;自動化機器人用人工編程,“AI+機器人”依賴大模型;自動化機器人在固定工位工作,“AI+機器人”是多工位自主移動工作;自動化機器人需要提前部署、調整、編程,“AI+機器人”將實現即插即用;自動化機器人是人機分工、難以互動,“AI+機器人”是人機協同、取長補短。總之,“AI+機器人”是今后機器人的發展方向,機器人的形狀會多樣化,也許會根據場景需求以最經濟合理的方式完成具體任務。
機器人要用起來必須注重三大核心智能協同
從現有產業現狀著眼,中國機器人產業發展的關鍵是提升機器人智能等級。機器人的控制需要從過去“機器人操作系統”,發展到“機器人智能系統”。一般認為,三大核心能力支撐著機器人智能系統:一是“眼睛”即機器人環境感知能力;二是“行動”即運動控制能力;三是“大腦”即交互決策能力。三者互相融合而又相對獨立,協同構成一個機器人智能系統。目前我國機器人產業對運動控制(“行動”)的投入較大,而對環境感知(“眼”)和交互決策(“腦”)的投入不足,迫切需要提升。
大語言模型構成了“機器人之腦”。機器人智能系統以“腦”為核心,基于大語言模型的“腦”推進了從“機器人操作系統” 到“機器人智能系統”的技術架構性變革。大語言模型帶來的是效率提高和工作流程的再設計,在大模型加持下,機器人能自主實施知識積累、接受指令、動作實施、人機交互等等。大模型將提供相應的工作流程,引導機器人完成各種任務。
AI+空間計算作為“機器人之眼”,開啟機器人認識世界的新范式。根據生物智能進化原理,眼睛是生物進化中智能的起點。機器人智能系統要突出“眼”的作用,以AI+空間計算作為機器人眼睛的支撐是適合的,能以“類人眼”方式采用普通單目攝像頭+神經網絡學習,預先對環境進行學習訓練,提升對物理世界的感知和理解,并具有自適應和持續學習能力,實現機器人睜開眼睛看世界,具有好用、易用、實用等特點。
空間計算作為一種面向三維世界的計算模式,正在重塑人類、機器和世界的交互方式,是推動機器人落地的關鍵核心技術之一。歷史上人機交互范式經歷了從電報、文字到語音、圖形、視頻等的發展,當前我們正從二維向三維新的交互范式轉變,空間計算是引領這種交互范式變革的重要技術支撐。空間計算是對物理世界的“重構”,生成式AI并不能替代。今天生成式大語言模型的發展很快,但并不能覆蓋我們世界的全部。來自物理世界的數據復雜、模態多樣,目前大模型還不能輕易解析出視頻、動作、物理規則等等。
AI+空間計算的融合創新,有望打破物理世界和數字世界的界限,引領我們進入新的信息時代,是支撐低空經濟、機器人等產業發展的關鍵技術。它與傳統機器視覺的不同在于:它是采用AI+空間計算重構物理世界,而后者往往是基于多種物理硬件的疊加去看世界。
開源AGIROS支撐“機器人行動”,有助于機器人產業生態建設。AGIROS是由中國科學院軟件所支持、擬定為標準的開源機器人操作系統。其開源社區由中國科學院軟件所倡議發起,旨在通過凝聚機器人產學研用各方力量,全面推進智能機器人領域的開源開放、協同創新,為智能機器人產業夯實基礎。迄今為止,已有大批機器人領域的產學研用等單位和廣大開發者加入這一社區。
我們相信,借助開源的力量,AGIROS將大大增強AI+機器人的“腦、眼、行動”協同系統的競爭力,在全球機器人業界引領潮流,成為傳統機器人躍升為AI+機器人的主要推動力量。
構建“基于RISC-V架構的AI+機器人”生態系統
歷史上,信息技術領域出現過一些規模龐大的生態系統,如“Wintel”“AA”,正在興起的還有“RV+OSS”,包括“RV+OpenHarmony”“RV+openKylin”等等,這些都是面向人類的信息技術生態。未來面向“AI+機器人”可能也會形成類似的生態系統,例如本文討論的“基于RISC-V架構的AI+機器人” 那樣的生態系統(即RV芯片+腦、眼、行動智能系統)。
我們希望中國機器人業界為這個生態作出更大貢獻,大家共同努力構建一個人機共融的世界,讓機器人成為我們能力的擴展,幫助人類實現所向往的美好生活。讓我們幫助機器人構建一個屬于它的智能系統,來看見世界、理解世界、行動于世界。(作者是中國工程院院士)
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