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特斯拉展示「擎天柱」機器人,馬斯克稱相信機器人業務未來將超過汽車業務,機器人業務未來發展前景如何?

2023-03-02汽車

在汽車、機器人兩個行業都做過產品/設計負責人,說一下我的看法。

第一個問題:機器人有什麽用?

Elon Musk在不同場合多次說過這句話:「It‘s gonna be bigger than cars.」

他說的是機器人的商業規模,以及對人類的意義。

【機械公敵】劇照

汽車是典型的萬億美元級別的市場,全球乘用車存量超3億輛,每年賣出9000萬輛以上,牽扯上下遊產業鏈非常深,上至鋰礦油田,下至金融貸款,是唯一以一己之力能成為國家支柱產業的產品單類。

汽車出現了一百多年,一開始它看上去只是增加了人類的移動速度,之後它逐漸改變了人類的城市結構,生活方式,乃至很大一部份社會文化形態。

Elon Musk認為未來機器人的影響力將會比汽車更大。

機器人有什麽用?簡單來說,兩點:生產力價值 Productional Value,與情感化價值 Emotional Value。

第一點,生產力價值,意味著 勞動自動化 ,意味著機器人可以代替人來進行勞動,將人類從機械勞作中「解放」出來。

【流浪地球2】門框機器人設定

無人駕駛實際上就是機器人取代司機。自動產線就是機器人取代工人。未來,機器人會取代很多工種,比如家政、廚師、快遞、會計、律師、老師、醫生、工程師、程式設計師、警察等等。 這些變化將逐層展開,重構人類的生產與生活方式 ,其影響一定超過汽車的發明。

第二點,情感價值,有待更深層次的探討,我直覺上認為它可能不比生產力價值低。 智能機器人可能是人類創造出來的最強大的玩具 ,會激發各階層的消費需求。

【超能陸戰隊】大白劇照

人們的底層需求裏,性、娛樂、社交、愛與陪伴等需求,以往都需要其他人類的參與,才能得到高層次的滿足。一旦機器人可以代替人類,從情感上更好地服務人類, 這種變化可能會重構人類的社會形式,甚至重構人性。 這種程度的影響,也一定超過汽車的發明。

這兩類價值大部份時候是混合在一起的。汽車就是兼具生產力價值與情感化價值的典型產品。

從以上兩類需求來看機器人市場,未來不管是個人家庭,還是公司工廠、政府機構、醫院、學校、科研所、軍隊,乃至星際探索與殖民勢力,都將消費大量機器人。粗略計算,假如機器人的價格與汽車是一個量級但略低(機器人制造及使用消耗的物質與能源目前看來可能是汽車的幾分之一),那麽 機器人的產業規模將遠超汽車。你也可以認為,未來的汽車屬於機器人的一種。

當然,這個過程可能需要幾十年、上百年,甚至更久。

這也是為什麽Tesla機器人的故事打動不了股票市場及大部份投資者的原因。它的宏圖太遙遠了,不夠腳踏實地。

第二個問題:機器人技術離成熟有多遠?

這些年殺入機器人領域的大玩家已經有很多了: 特斯拉、谷歌、索尼、三星、豐田、本田、軟銀、現代、小米、小鵬等。

機器人離真正取代人的終極形態還有點遠,但機器人已經在各個領域產生越來越大的價值,商業化機會越來越多。隨著機器人本體硬件及智能化的演進,其價值會越來越大,從今天的百億級市場,變成幾萬億級市場。 我們有生之年可能會見證一個「人機共生」的社會(Human-robot Society)

一個真正智能的機器人,其智能化體系可以參考自動駕駛體系,分為 感知智能、決策(分析)智能、執行(運動)智能

相比自動駕駛,機器人的感知智能更復雜, 它需要視覺、聽覺、觸覺乃至嗅覺的融合感知,需要對非結構化3D空間進行重構,需要對無窮多種物品的類別、物理及社會內容、操作方式等進行辨識 ,等等。

這裏面隨便一項都夠自動駕駛感知部門的工程師們頭大的,但其中大部份已經不是科學問題,屬於工程問題,在細分領域裏已經有很多商業上可行的解決方案。

機器人的決策智能會更加復雜。它需要 認知事件與其深層關系,理解語意邏輯,規劃註意力與任務優先級,儲存、編碼及解碼、有計劃遺忘記憶,且能夠自學習 ,等等。

這一部份的智能就是AGI,可能是最後被解決的部份,也可能一下子被個別大牛幹出來了(類似去年底ChatGPT)。今天還沒有任何一個機器人真正擁有決策智能,決策系統基本上是有限規則的簡單對映。

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機器人的執行智能也不簡單。執行智能自然與執行硬件強相關,但其本身的運動控制演算法也是業界難點。以波士頓動力為代表的機器人公司用了30多年,讓四足機器人可以toB銷售,兩足機器人可以蹦跳,靈巧手能夠抓一些東西,盡管其故障率及成本依然很難看。

作為唯一一個雙足直立行走、雙手進行復雜操作、發聲系統可講復雜語言的生物,人類的運動智能實際上極其強大(不是獵豹跑得快或者袋鼠跳得遠的那種效能,而是「運動智能」)。人類大腦皮層有很大一部份演化出來就是解決雙足運動、雙手協同操作、表情肌肉及喉舌發聲難題的, 人類是控制肌肉進行復雜精細運動的大師

今天的人形機器人依然走得像老太太一樣,靈巧手的復雜操作及雙手協同依然是個昂貴的科學問題,但四足運動、單臂取放及搬運等簡單操作已經可以離開實驗室,進入工程化、商業化階段了。

就機器人的硬件而言,其難度可能比智能化要低。 機器人硬件系統核心在於算力平台、傳感器、動力/傳動系統。

算力平台相當於人的腦。 目前人類可以靠「堆料」達到智能機器人所需的算力平台,只是功耗、重量、體積會比較大。人腦的平均功率只有15W,但其算力可以達到約5000TOPS(有爭議)。Tesla Bot使用的Dojo計算模組(25顆D1芯片)的算力約9000TOPS,功率15KW,據說光冷卻液就要10kg。當然,算力數碼背後的能力非常不同,無法直接比較。

Tesla Dojo計算模組

傳感器相當於人的五感。 機器人傳感器方面,視覺(含激光雷達)方面因為自動駕駛技術的發展,比較成熟,也可以依靠「堆料」來滿足需求。聽覺相對更成熟(降噪、生源定位等依然有技術難點),一般也是靠「堆料」(多麥克風陣列)來滿足需求。「觸覺」目前還沒有很好的工程化解決方案,能夠做到像人體皮膚一樣全面感知精細的溫度與壓力變化,且耐糙。「嗅覺」更為復雜,目前看到的通用型氣味傳感器基本還停留在實驗室階段,實作成本很高,且效果不太好。

動力/傳動系統相當於人的心臟、肌肉與骨骼。 像汽車一樣,目前機器人也有內燃機和電機兩類動力。驅動也有直驅、液壓、線驅、推桿、氣動等各種形式。Tesla Bot和大部份仿生機器人以電機驅動為主,因此和電動汽車一樣,擁有電池、電機、電控「三電系統」,但與汽車不同,機器人「三電系統」的難點不在電池,而在電機模組(電機+減速器+驅動器),當下主要是減速器。目前適合機器人運動的三電供應體系並不成熟,功率密度比低,BOM成本高,選擇少。但基本不存在科學問題,隨著需求的上升相信產業會解決這些問題。

硬件上的突破,短期依賴產業爆發帶來的規模優勢,長期依賴新材料、新工藝的技術突破。

機器人有點像自動駕駛,大家都能想象技術一旦突破,其商業價值會很大,但都不確定技術何時突破到何種程度。但機器人與自動駕駛不一樣的是,自動駕駛真正的商業價值爆發是在L4級自動駕駛(去掉方向盤、踏板)實作的那個時刻。在那之前,哪怕做到99.99%的L4,只要無法拿走司機,其技術成本與收益都不會太好看。而機器人不一樣,如果把機器人技術分為L1-L5,那麽每一個階段的技術突破,都能夠大範圍地擴充套件機器人的商業價值,且與下一階段無縫銜接。 機器人技術進展帶來的商業價值是「步步為營」,而不是「畢其功於一役」。