人工智能各国战略解读系列之美国机器人发展

2019-09-09 09:17:11 来源:淮安物联网+平台 阅读量:14

人工智能各国战略解读系列之《美国机器人发展路线图》2016年10月31日,美国150多名研究专家共同完成《2016美国机器人发展路线图从

人工智能各国战略解读系列之《美国机器人发展路线图》

2016年10月31日,美国150多名研究专家共同完成《2016美国机器人发展路线图从互联到机器人》。该路线图由国家科学基金会,加州大学圣地亚哥分校,俄勒冈州立大学和佐治亚理工学院部分赞助,共包括十个部分,分别介绍了制造业和供应链转型,新一代消费者和专业服务,医疗保健,提高公共安全,地球及地球之外,劳动力开发,基础设施共享

人工智能各国战略解读系列之美国机器人发展

,法律、伦理和经济问题等等。

路线图呼吁制定更好的政策框架,以安全地整合新技术进日常生活,如自动驾驶汽车和商用无人机,鼓励增加人机交互领域的研究工作,使人们在年老的时候可以留在自己家里生活,呼吁增加从小学到成人的关于STEM领域的教育内容,呼吁研究创造更灵活的机器人系统,以适应在制造业日渐增长的定制需要,包括从汽车到消费类电子产品。路线图的作者提出了一些建议,以确保美国将在机器人领域继续领先,无论是在研究创新,技术和政策方面,确保研究工作能真正解决现实生活的问题并能投入实践。

一、政策出台背景

2015年,机器人技术庆祝第一台工业机器人用于生产现场50周年。从那时起,机器人技术就已经取得了重大进展。机器人已经被应用在制造业、服务业、医疗保健、国防以及空间探索等各个领域。机器人最初是用来完成脏、枯燥以及危险性任务的。今天,机器人技术被应用在更广泛的场景中,一个重要因素是机器人增强了人们在日常生活中如工作、休闲、居家时间的能力。三个重要因素推动着机器人的采用方向:

1)在国际环境中日益激烈的生产力竞争;

2)在当前的老龄化社会中提高生活质量;

3)将现场急救员和士兵从危险和行动中解放出来。

经济增长、生活质量提高、现场急救员的安全一直是机器人技术发展的重要驱动力。

机器人技术是少有的几个能够产生像因特变革那样影响巨大的技术之一。机器人现在已经成为一些公司开展工作的一项关键技术,为充分评估潜在的机器人应用,一个超过160人的小组在五个车间召开研讨会,会议议题包括工业制造业、医疗保健/医疗机器人、服务机器人、国防机器人以及空间机器人,从而形成了这份发展蓝图。该发展蓝图在2009年5月首次提出,并在2009年5月21日,由国会核心议题小组提交。该发展蓝图发布之后,美国成立了国家机器人技术计划机构(NRI)。该机构由美国国家科学基金会(NSF)、美国农业部(USDA)、美国宇航局(NASA)以及美国国立卫生研究院(NIH)共同赞助。本发展蓝图是2013年制造业、医疗保健/医疗、服务机器人领域发展蓝图的一个更新版本。

二、主要内容

本文件概述了目前社会在发展中的机遇,亟待解决的问题,同时介绍了美国政府为保持机器人产业领先地位所做的努力。美国将继续支持创新研究,并在法律框架下规范最新技术,以确保这些技术被合理地应用。具体内容方面,这份100页的文件对机器人技术的广泛应用场景做了综述,其中的重要发现与建议主要包括:

1、无人驾驶汽车及其政策

新一代的自动驾驶系统已经应用于汽车、飞机、水下和空间探测器中。人类驾驶员每1亿英里出现一次致命事故,而自动驾驶汽车距离这样的安全记录还相去甚远。对于航空系统而言,民用空域的重新规划是重要问题,但无人机确实为运输,环境监测等工作创造了新方式。在太空探索领域,主要的挑战是从遥远的行星上获取样品,并把它们带回地球。这些任务要求机器系统能被人类操作者灵活掌控。地方、州和联邦机构需要制定法律法规,确保无人车能够同时与有人驾驶汽车一起安全的在路上行驶。这些规定也应适用于无人机,如此一来无人机就能真正颠覆我们在日常空运、环境监控以及其他各方面的习惯,在自然灾害与恐怖袭击发生时成为现场急救员的好帮手。

2、医疗保健和家庭陪伴机器人

医疗保健和家庭陪伴机器人

在家用市场中,销售最多的产品是吸尘和地板清洁机器人。最近我们看到了家庭伴侣机器人的出现。这其中包含递送物品的机器人,和辅助教育儿童的机器人。伴侣机器人的风潮即将出现,几乎所有此类系统都只能完成有限的一些任务。如果我们想要让儿童接受真正的教育,让老人在家中能够独立生活,机器人就要对周围环境具备更好的识别能力,可靠性要求也会更高。

3、制造业

机器人在制造业方面的应用

近年来,汽车一样的产品定制化需求增量迅猛。例如,一辆高端汽车可有无数不同的配置选择,从座位颜色到电子器件配置通通包含。结果就是制造商的产品生产线需要日益复杂的技术来实现上述需求,这样一来许多工厂就又转回到了美国。在过去的6年中,美国制造业已经增加了九十万工作岗位。机器人的激增并不一定意味着人类的失业。但是这种工业机器人系统的扩张必须克服两大障碍,路线图中已经说明。研究者需要开发出即使在少量或者未经训练情况下也能让工人操作的用户界面。换句话说,用户界面得更像电子游戏那样容易上手。此外,机器人操作技能也要大幅改进。

4、工业互联和物联

工业4.0和工业互联中出现的新标准将帮助我们获得便宜普及的通信机制,应用更多分布式计算和智能系统的新架构。物联将会塑造更加智能化的体验环境,新的机器人系统会在用户体验方面有很大提高。设计这种复杂的系统并保证它的稳定性、可扩展性和高交互性非常重要。我们已经看到新的方法和系统设计进入应用范围,机器人的宏观概念和基本行为都会得到改观。其中,最重要的是对于所有的应用而言,它们面临的核心障碍都在于机器人系统的复杂整合,这些机器人系统需要与操作人员与合作者一同工作。

5、教育

教育机器人

新的劳动力培训需要在所有层面上展开,从初高中教育到技校,最后到各类学院。这些训练不能仅仅停留在学校里,也不能仅仅覆盖年轻人,它需要深入社会的每一个角落,它是新技术造福人类的前提。

6、共享机器人基础设施

研究人员呼吁在美国建立互通共享的机器人研究基础设施。今后研究范围将扩大很多,研究者将主要进行无人驾驶、医疗保健机器人、微型和纳米机器人、农业机器人、无人机和水下机器人的测试,每个预设点大约需要300万美元才能改造成功。

7、法律、伦理和经济问题

虽然该路线图是一个有关技术的文件,但是作者们都清楚,美国,或者是任何其他地域的机器人技术的发展可能会违反社会、文化、政治等一系列方面的问题,如法律、政策、伦理和经济发展等。该部分提出了一些比较紧迫的有关机器人技术、非技术方面的挑战,并列举了现在正在进行的一些解决这些问题的努力的例子。该章并不是全面的涵盖了所有的问题,也并不是要表达一个关于机器人应该遵守的法律、政策、伦理等方面的共识,我们的目标仅是提出一些文献中反复出现的重要挑战,此外,承诺我们会参与和支持类似的对话,进行必要的跨学科的探讨,并建议政府和学术界努力消除这些障碍。该章讨论到的主要问题包括安全性、可靠性、劳动力冲击、社会互动、个人隐私和数据安全等。该章在讨论完这几个问题后,提出以下建议:

第一,各级政府均应提高络化专业水平,以此才能变革机器人技术,最大化其社会用途,最小化其潜在危害。

第二,支持政府和学术界的跨学科交叉研究,任何问题都不能仅通过一个学科的知识来解决,政府和学术界应该积极合作,打破学科间的孤立。

第三,消除研究障碍,独立的研究人员应当确保和验证系统的不存在违反现行法律和原则的风险。

三、启示与总结

工业大国提出机器人产业政策,如德国工业4.0、日本机器人新战略、美国先进制造伙伴计划、大陆十三五规划与《中国制造2025》等国家级政策,都将机器人产业发展纳入其中。这不仅将促使工业机器人市场的持续增长,也将带动专业型与个人/家庭型服务机器人市场快速增长。目前,机器人的发展有以下几个主要趋势:

汽车工业仍为工业机器人主要应用领域。现阶段汽车工业制造厂商仍然是工业机器人的最大用户,从2014年汽车工业使用机器人密度来看,日、德、美、韩每万名人员中使用超过一千台以上的工业机器人,而大陆则为305台。由于日本、德国、美国与韩国均是汽车工业大国,未来工业机器人主要需求仍在于汽车工业。

双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。随着人力成本的持续增长,包括组装代工大厂与中小企业等的人力成本负担相对沉重,加上人口老化严重,国家劳动力短缺,使得双臂协力型机器人成为降低人力成本、提高生产效率与补足劳动力缺口等的解决方案。在2015年的东京国际机器人展中,全球机器人大厂便大力推广其协力型机器人产品。

服务机器人市场成长动能潜力巨大。服务机器人方面,现阶段以扫地机器人、娱乐机器人及医疗看护机器等为主支撑整体市场的发展。人工智能的进步使服务机器人具备与人类沟通的互动功能,促使生活陪伴型服务机器人将成为市场的新生力军。此外,部分国家地区农业高龄化日益严重,因此也带动农业机器人需求的相应增长。