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特斯拉展示「擎天柱」机器人,马斯克称相信机器人业务未来将超过汽车业务,机器人业务未来发展前景如何?

2023-03-02汽车

在汽车、机器人两个行业都做过产品/设计负责人,说一下我的看法。

第一个问题:机器人有什么用?

Elon Musk在不同场合多次说过这句话:「It‘s gonna be bigger than cars.」

他说的是机器人的商业规模,以及对人类的意义。

【机械公敌】剧照

汽车是典型的万亿美元级别的市场,全球乘用车存量超3亿辆,每年卖出9000万辆以上,牵扯上下游产业链非常深,上至锂矿油田,下至金融贷款,是唯一以一己之力能成为国家支柱产业的产品单类。

汽车出现了一百多年,一开始它看上去只是增加了人类的移动速度,之后它逐渐改变了人类的城市结构,生活方式,乃至很大一部分社会文化形态。

Elon Musk认为未来机器人的影响力将会比汽车更大。

机器人有什么用?简单来说,两点:生产力价值 Productional Value,与情感化价值 Emotional Value。

第一点,生产力价值,意味着 劳动自动化 ,意味着机器人可以代替人来进行劳动,将人类从机械劳作中「解放」出来。

【流浪地球2】门框机器人设定

无人驾驶实际上就是机器人取代司机。自动产线就是机器人取代工人。未来,机器人会取代很多工种,比如家政、厨师、快递、会计、律师、老师、医生、工程师、程序员、警察等等。 这些变化将逐层展开,重构人类的生产与生活方式 ,其影响一定超过汽车的发明。

第二点,情感价值,有待更深层次的探讨,我直觉上认为它可能不比生产力价值低。 智能机器人可能是人类创造出来的最强大的玩具 ,会激发各阶层的消费需求。

【超能陆战队】大白剧照

人们的底层需求里,性、娱乐、社交、爱与陪伴等需求,以往都需要其他人类的参与,才能得到高层次的满足。一旦机器人可以代替人类,从情感上更好地服务人类, 这种变化可能会重构人类的社会形式,甚至重构人性。 这种程度的影响,也一定超过汽车的发明。

这两类价值大部分时候是混合在一起的。汽车就是兼具生产力价值与情感化价值的典型产品。

从以上两类需求来看机器人市场,未来不管是个人家庭,还是公司工厂、政府机构、医院、学校、科研所、军队,乃至星际探索与殖民势力,都将消费大量机器人。粗略计算,假如机器人的价格与汽车是一个量级但略低(机器人制造及使用消耗的物质与能源目前看来可能是汽车的几分之一),那么 机器人的产业规模将远超汽车。你也可以认为,未来的汽车属于机器人的一种。

当然,这个过程可能需要几十年、上百年,甚至更久。

这也是为什么Tesla机器人的故事打动不了股票市场及大部分投资者的原因。它的宏图太遥远了,不够脚踏实地。

第二个问题:机器人技术离成熟有多远?

这些年杀入机器人领域的大玩家已经有很多了: 特斯拉、谷歌、索尼、三星、丰田、本田、软银、现代、小米、小鹏等。

机器人离真正取代人的终极形态还有点远,但机器人已经在各个领域产生越来越大的价值,商业化机会越来越多。随着机器人本体硬件及智能化的演进,其价值会越来越大,从今天的百亿级市场,变成几万亿级市场。 我们有生之年可能会见证一个「人机共生」的社会(Human-robot Society)

一个真正智能的机器人,其智能化体系可以参考自动驾驶体系,分为 感知智能、决策(分析)智能、执行(运动)智能

相比自动驾驶,机器人的感知智能更复杂, 它需要视觉、听觉、触觉乃至嗅觉的融合感知,需要对非结构化3D空间进行重构,需要对无穷多种物品的类别、物理及社会属性、操作方式等进行识别 ,等等。

这里面随便一项都够自动驾驶感知部门的工程师们头大的,但其中大部分已经不是科学问题,属于工程问题,在细分领域里已经有很多商业上可行的解决方案。

机器人的决策智能会更加复杂。它需要 认知事件与其深层关系,理解语义逻辑,规划注意力与任务优先级,储存、编码及解码、有计划遗忘记忆,且能够自学习 ,等等。

这一部分的智能就是AGI,可能是最后被解决的部分,也可能一下子被个别大牛干出来了(类似去年底ChatGPT)。今天还没有任何一个机器人真正拥有决策智能,决策系统基本上是有限规则的简单映射。

【流浪地球2】MOSS剧照

机器人的执行智能也不简单。执行智能自然与执行硬件强相关,但其本身的运动控制算法也是业界难点。以波士顿动力为代表的机器人公司用了30多年,让四足机器人可以toB销售,两足机器人可以蹦跳,灵巧手能够抓一些东西,尽管其故障率及成本依然很难看。

作为唯一一个双足直立行走、双手进行复杂操作、发声系统可讲复杂语言的生物,人类的运动智能实际上极其强大(不是猎豹跑得快或者袋鼠跳得远的那种性能,而是「运动智能」)。人类大脑皮层有很大一部分演化出来就是解决双足运动、双手协同操作、表情肌肉及喉舌发声难题的, 人类是控制肌肉进行复杂精细运动的大师

今天的人形机器人依然走得像老太太一样,灵巧手的复杂操作及双手协同依然是个昂贵的科学问题,但四足运动、单臂取放及搬运等简单操作已经可以离开实验室,进入工程化、商业化阶段了。

就机器人的硬件而言,其难度可能比智能化要低。 机器人硬件系统核心在于算力平台、传感器、动力/传动系统。

算力平台相当于人的脑。 目前人类可以靠「堆料」达到智能机器人所需的算力平台,只是功耗、重量、体积会比较大。人脑的平均功率只有15W,但其算力可以达到约5000TOPS(有争议)。Tesla Bot使用的Dojo计算模块(25颗D1芯片)的算力约9000TOPS,功率15KW,据说光冷却液就要10kg。当然,算力数字背后的能力非常不同,无法直接比较。

Tesla Dojo计算模块

传感器相当于人的五感。 机器人传感器方面,视觉(含激光雷达)方面因为自动驾驶技术的发展,比较成熟,也可以依靠「堆料」来满足需求。听觉相对更成熟(降噪、生源定位等依然有技术难点),一般也是靠「堆料」(多麦克风阵列)来满足需求。「触觉」目前还没有很好的工程化解决方案,能够做到像人体皮肤一样全面感知精细的温度与压力变化,且耐糙。「嗅觉」更为复杂,目前看到的通用型气味传感器基本还停留在实验室阶段,实现成本很高,且效果不太好。

动力/传动系统相当于人的心脏、肌肉与骨骼。 像汽车一样,目前机器人也有内燃机和电机两类动力。驱动也有直驱、液压、线驱、推杆、气动等各种形式。Tesla Bot和大部分仿生机器人以电机驱动为主,因此和电动汽车一样,拥有电池、电机、电控「三电系统」,但与汽车不同,机器人「三电系统」的难点不在电池,而在电机模组(电机+减速器+驱动器),当下主要是减速器。目前适合机器人运动的三电供应体系并不成熟,功率密度比低,BOM成本高,选择少。但基本不存在科学问题,随着需求的上升相信产业会解决这些问题。

硬件上的突破,短期依赖产业爆发带来的规模优势,长期依赖新材料、新工艺的技术突破。

机器人有点像自动驾驶,大家都能想象技术一旦突破,其商业价值会很大,但都不确定技术何时突破到何种程度。但机器人与自动驾驶不一样的是,自动驾驶真正的商业价值爆发是在L4级自动驾驶(去掉方向盘、踏板)实现的那个时刻。在那之前,哪怕做到99.99%的L4,只要无法拿走司机,其技术成本与收益都不会太好看。而机器人不一样,如果把机器人技术分为L1-L5,那么每一个阶段的技术突破,都能够大范围地扩展机器人的商业价值,且与下一阶段无缝衔接。 机器人技术进展带来的商业价值是「步步为营」,而不是「毕其功于一役」。