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機(jī)器人4.0白皮書：云-邊-端融合的機(jī)器人系統(tǒng)和架構(gòu)
發(fā)布時(shí)間:
2019-07-02
數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展趨勢? 近年來，數(shù)字經(jīng)濟(jì)正在席卷全球，全球經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)遷移已經(jīng)勢在必然，數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為國家的核心競爭力。據(jù)上海社科院測算，2016年到2018年，中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)對(duì)GDP增長的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到了74.07%、57.50%和60.00%。預(yù)計(jì)2019年中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長仍將占到62.50%。? 數(shù)據(jù)成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長的核心生產(chǎn)要素。大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)的融合，推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的迅速
數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展趨勢
近年來，數(shù)字經(jīng)濟(jì)正在席卷全球，全球經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)遷移已經(jīng)勢在必然，數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為國家的核心競爭力。據(jù)上海社科院測算，2016 年到 2018 年，中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)對(duì) GDP 增長的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到了74.07%、57.50%和 60.00%。預(yù)計(jì) 2019 年中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長仍將占到62.50%。
數(shù)據(jù)成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長的核心生產(chǎn)要素。大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等技術(shù)的融合，推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了人與人、人與物、物與物的互聯(lián)互通，導(dǎo)致數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。數(shù)據(jù)如同農(nóng)業(yè)時(shí)代的土地、勞動(dòng)力，工業(yè)時(shí)代的技術(shù)、資本一樣，已成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的生產(chǎn)要素，而且是核心的生產(chǎn)要素。數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)后，網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算成為必要的信息基礎(chǔ)設(shè)施。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的概念更廣泛，既包括了信息基礎(chǔ)設(shè)施，也包括了對(duì)物理基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化改造。
近年來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的突破和融合發(fā)展促進(jìn)了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。數(shù)字經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)未來，數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主導(dǎo)力量。作為硬科技代表的機(jī)器人行業(yè)，將利用數(shù)字經(jīng)濟(jì)中的技術(shù)紅利加速機(jī)器人的落地。人工智能、5G 通訊、計(jì)算的模式等都對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域有著潛在而巨大的貢獻(xiàn)。
機(jī)器人技術(shù)發(fā)展主要階段分析
2017年，中國信息通信研究院、IDC 國際數(shù)據(jù)集團(tuán)和英特爾共同發(fā)布了《人工智能時(shí)代的機(jī)器人 3.0 新生態(tài)》白皮書，其中把機(jī)器人的發(fā)展歷程劃分為三個(gè)時(shí)代，分別稱之為機(jī)器人1.0、機(jī)器人 2.0、機(jī)器人 3.0。
機(jī)器人 1.0（1960-2000），機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境沒有感知，只能單純復(fù)現(xiàn)人類的示教動(dòng)作，在制造業(yè)領(lǐng)域替代工人進(jìn)行機(jī)械性的重復(fù)體力勞動(dòng)。機(jī)器人 2.0（2000-2015），通過傳感器和數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建起機(jī)器人的感覺能力，并模擬部分人類功能，不但促進(jìn)了機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，也逐步開始向商業(yè)領(lǐng)域拓展應(yīng)用。機(jī)器人 3.0（2015-），伴隨著感知、計(jì)算、控制等技術(shù)的迭代升級(jí)和圖像識(shí)別、自然語音處理、深度認(rèn)知學(xué)習(xí)等新型數(shù)字技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的深入應(yīng)用，機(jī)器人領(lǐng)域的服務(wù)化趨勢日益明顯，逐漸滲透到社會(huì)生產(chǎn)生活的每一個(gè)角落。在機(jī)器人 2.0 的基礎(chǔ)上，機(jī)器人 3.0 實(shí)現(xiàn)從感知到認(rèn)知、推理、決策的智能化進(jìn)階。
應(yīng)用領(lǐng)域分析和大規(guī)模商用的難點(diǎn)
當(dāng)前，全球機(jī)器人市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，工業(yè)機(jī)器人市場增速穩(wěn)定，服務(wù)機(jī)器人增速突出。2018 年，全球機(jī)器人市場規(guī)模達(dá) 298.2 億美元，2013-2018 年的平均增長率約為 15.1%。在裝備制造領(lǐng)域，機(jī)械臂憑借強(qiáng)大的負(fù)重能力和精準(zhǔn)的抓取操作代替著工人的雙手；在物流領(lǐng)域，智能倉儲(chǔ)機(jī)器人和無人搬運(yùn)車不斷提高著運(yùn)輸效率；在生活服務(wù)領(lǐng)域，家用清潔機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人正成為許多家庭的私人保姆和小秘書。
工業(yè)制造領(lǐng)域分析
目前，工業(yè)機(jī)器人在汽車、金屬制品、電子、橡膠及塑料等行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著性能的不斷提升，以及各種應(yīng)用場景的不斷清晰，2013 年以來，工業(yè)機(jī)器人的市場規(guī)模正以年均 12.1%的速度快速增長，預(yù)計(jì)到 2020 年將達(dá)到 230 億美元的銷售額[4]。隨著人力成本的上升，工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用前景良好，將會(huì)保持快速增長的勢頭。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人需要擁有更高的靈活性、更強(qiáng)的自主避障和快速配置的能力，提高整體產(chǎn)品的易用性和穩(wěn)定性。
消費(fèi)服務(wù)領(lǐng)域分析
服務(wù)機(jī)器人雖然整體銷售額低于工業(yè)機(jī)器人，但近幾年一直維持著較高的年增長率，商用服務(wù)機(jī)器人在商場、銀行、酒店、機(jī)場等應(yīng)用場景有了更多的落地部署，主要提供導(dǎo)覽、問詢、送物等基礎(chǔ)服務(wù)。同時(shí)，家用服務(wù)機(jī)器人悄然進(jìn)入千家萬戶，掃地機(jī)器人銷量在家用服務(wù)機(jī)器人銷量中占主要份額，成為目前家務(wù)機(jī)器人中的主導(dǎo)品類。由于本體能力不足，隱私、安全方面的問題，家庭管家機(jī)器人和陪伴型機(jī)器人的市場滲透率較低。2013 年以來全球服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模年均增速達(dá) 23.5%，預(yù)計(jì) 2020 年將快速增長至 156.9 億美元。從整個(gè)技術(shù)發(fā)展和市場環(huán)境看，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)擁有以下發(fā)展推力：
●成熟的生態(tài)系統(tǒng)
●老齡化人口趨勢和新興市場
●更多智能產(chǎn)品互聯(lián)和智能家庭建設(shè)
●人工智能、自然語言理解能力的增強(qiáng)
大規(guī)模商用的難點(diǎn)
在以上幾點(diǎn)的助推下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)會(huì)繼續(xù)快速發(fā)展，但要達(dá)到大規(guī)模商用，還有很多難點(diǎn)需要解決。首先，機(jī)器人目前的能力不能滿足用戶期望，缺少關(guān)鍵場景。得益于人工智能帶來的紅利，近年來機(jī)器人感知能力提升明顯，可以通過視覺進(jìn)行人臉識(shí)別，做語音交互。但是要真正替代人類的勞動(dòng)時(shí)間，做一些實(shí)際工作，機(jī)器人除了要具備感知能力，還要能夠理解和決策。機(jī)器人需要有記憶、場景理解的能力，擁有知識(shí)，才能夠優(yōu)化決策，自主實(shí)施工作，并進(jìn)行個(gè)性化演進(jìn)。目前的機(jī)器人依然缺少令人矚目和必不可少的應(yīng)用場景，大部分人對(duì)于在家中擁有一個(gè)機(jī)器人沒有很高的興趣。在機(jī)器人提高自身能力，完成特定和復(fù)雜問題之前，這一比例將維持低水平。
其次，價(jià)格高，不成規(guī)模。傳感器和硬件的價(jià)格一直在下降，但是機(jī)器人的價(jià)格依然很高，不能被廣泛的市場用戶接受，沒有形成市場規(guī)模。掃地機(jī)器人由于較低的價(jià)格，目前快速的進(jìn)入大眾家庭。但是對(duì)于大多數(shù)類別的機(jī)器人，特別是具有更強(qiáng)功能、高精度移動(dòng)底盤、機(jī)械臂的機(jī)器人，價(jià)格依然是一個(gè)痛點(diǎn)。
第三，隱私、安全和數(shù)據(jù)保護(hù)問題亟待解決。隨著機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，其物理安全和用戶的數(shù)據(jù)安全問題更加凸顯。在與機(jī)器人的交互過程中，機(jī)器人會(huì)不斷收集用戶的圖像、語音、行動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航和決策，這些數(shù)據(jù)有的在本地處理，有的在云端處理，人們對(duì)這些數(shù)據(jù)的安全抱有疑慮。對(duì)于能夠自由移動(dòng)的服務(wù)機(jī)器人和擁有機(jī)械臂的工業(yè)機(jī)器人，保證機(jī)器人自身的物理安全，不被惡意攻擊，避免造成人身傷害也至關(guān)重要
機(jī)器人 4.0 的定義和發(fā)展機(jī)會(huì)
機(jī)器人 3.0 預(yù)計(jì)將在 2020 年完成，在此之后，機(jī)器人將進(jìn)入 4.0 時(shí)代，把云端大腦分布在從云到端的各個(gè)地方，充分利用邊緣計(jì)算去提供更高性價(jià)比的服務(wù)，把要完成任務(wù)的記憶場景的知識(shí)和常識(shí)很好的組合起來，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化部署。機(jī)器人除了具有感知能力實(shí)現(xiàn)智能協(xié)作，還具有理解和決策的能力，達(dá)到自主的服務(wù)。在某些不確定的情況下，它需要叫遠(yuǎn)程的人進(jìn)行增強(qiáng)，或者做一些決策輔助，但是它在 90%，甚至 95%的情況可以自主完成任務(wù)。
要達(dá)到這一目標(biāo)，首先需要利用人工智能和 5G 技術(shù)。利用人工智能技術(shù)提高機(jī)器人本體感知能力的同時(shí)，提升個(gè)性化自然交互能力。利用 5G 技術(shù)，大大縮短從終端到接入網(wǎng)的時(shí)間，帶寬大幅度上升，很多東西可以放到邊緣端，加入更多的計(jì)算能力，包括云端大腦的一些擴(kuò)展，助力機(jī)器人規(guī)模化部署。
類似互聯(lián)網(wǎng)的三級(jí)火箭發(fā)展模式，第一階段——關(guān)鍵場景，把握垂直應(yīng)用，提高場景、任務(wù)、能力的匹配，提高機(jī)器人在關(guān)鍵應(yīng)用場景的能力，擴(kuò)大用戶基礎(chǔ)；第二階段——人工增強(qiáng)，通過加入持續(xù)學(xué)習(xí)和場景自適應(yīng)的能力，延伸服務(wù)能力，取代部分人力，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)人的替代，讓機(jī)器人的能力滿足用戶預(yù)期；第三階段——規(guī)模化，通過云-邊-端融合的機(jī)器人系統(tǒng)和架構(gòu)，讓機(jī)器人達(dá)到數(shù)百萬千萬級(jí)水平，從而降低價(jià)格成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。
關(guān)鍵詞：
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