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作為一種前沿技術研究領域，納米機器人正在從實驗室走向市場，對此美國密歇根州立大學電氣及計算機工程系教授、中國科學院沈陽自動化研究所席寧指出，以納米機器人為代表的超限機器人技術，有望拉動機器人產業的發展，并將會成為一個極為重要的應用領域。 機器人的應用領域飛速擴展 席寧指出，當機器人最開始出現的時候，機器人和人在同樣的環境里進行工作，發展機器人主要的目的是代替人。由于信息技術的發展，從機器人簡單的代替人，現在發展到可以擴展人的能力，機器人除了能夠干一些人能干不想干的工作以外，還能干一些人干不了工作。比如機器人聯網后，人可以通過網絡控制遠處的機器人，就可以做一些人夠不著、摸不著的事情，所以信息技術給機器人提供了新的動力，同時也提供了新的應用。 另一方面，納米和微納米技術的發展也給機器人提供了新的應用領域。比如在微納米領域，最具有挑戰性的問題就是環境非常小，人類要操作的位置也非常小，現在機器人把原來看不見、摸不著的東西變得能看到、能摸著，擴展了人在微小環境里的加工能力。而生物技術的發展也給機器人提供了很多新的應用領域，但是生物領域跟傳統的制造業不太一樣，因為細胞生活在特定的生理條件下，要把機器人技術推廣到這個領域，不僅是操作的物質很小，環境也很特別。 所以從這幾個方面講，機器人能夠擴展人的能力，能夠克服距離給人帶來的困難，也能克服尺度給人帶來的困難，還能夠克服環境給人帶來的困難，比如生理環境。綜合起來，機器人除了簡單的代替人以外，還能拓展人的能力，這就是超限機器人，可以超越人的限度，克服距離、尺度和環境給人類帶來的困難。 信息技術帶來的新角色 機器人最重要的應用就是自動化，機器人是自動化的工具。但是要達到自動化的目的，首先要有機器人，同時還要有傳感器，這兩個東西結合起來才能產生自動化。因為通過傳感器可以把物理世界的信息變成數據，通過對數據的分析可以作決策，反過來作用到物理世界上，這就是自動化的過程。 現在機器人和傳感器變成了一個從信息世界、數據和物理世界中間的交互工具，所以機器人從簡單的代替人的工具變成了一個互聯網基礎設施，這個就是信息技術發展帶給機器人的新角色。 通過機器人聯網，可以形成所謂的物聯網，機器人通過傳感器可以監測環境，同時還可以通過物聯網和機器人可以遠程使用加工設備進行加工。這樣可以把原來距離給人類帶來的困難通過機器人技術和網絡技術克服了。同時還可以通過網絡進行一些醫療的診斷和治療，通過網絡讓機器人做一些安全和國防方面的工作。 在開發技術方面，現在通過網絡和機器人的結合，可以進行遠程的感知和操作，這樣網絡不僅能夠傳播信息、數據、聲音等多媒體信息，通過網絡還可以傳播動作、感覺，把這些動作、感覺和傳統的聲音、圖像結合起來，就要叫超媒體。 縮小了設計、生產和用戶的距離 席寧指出，在制造方面，現在很多工廠都是由于勞動力價格的原因設置在別的國家。比如美國汽車的座椅是在美國設計的，但是生產可能在墨西哥生產，所以要對座椅的質量進行檢測。通常可以用人直接觸摸就可以感知軟硬程度并進行打分，判斷椅子是否達到要求。但在遠程的情況下，則可以通過機器人技術，機器人帶有傳感器，通過觸摸把感覺通過網絡傳過去，設計人員在遠程再通過觸摸裝置，便可以達到直接觸摸椅子的感覺完全一樣的感覺，這樣能夠進行質量控制以及幫助他們進行設計。通過機器人和網絡技術就把生產和設計中間的距離縮短了。 同時，人們還可以用這種技術進行客戶定制，比如去買車，每個椅子都是一樣，但是如果有這個機器人技術，通過數學模型把感覺再現出來，買車的時候可以一直摸，直到選出合適的，然后根據數據造出一個椅子，滿足你的需求。正是基于此，機器人技術把設計、生產和用戶之間的距離縮小了。 當前，微納米技術給機器人的發展有什么推動和新的應用？席寧指出，微納米技術的發展重要的方面是出現了很多新的材料，如納米碳管、石墨烯，把這些材料變成有用的裝置，比如傳感器、電子元器件，其中很重要的過程就是制造過程。 制造業應用機器人最成功 席寧表示，機器人技術最成功的應用領域是制造業，特別是汽車制造業。大概有90%的工業機器人都用于汽車制造的過程。但生物醫藥領域的產值遠遠大于汽車行業，但是在新藥開發的過程中，很多過程都是人工的，且開發成本是非常高。如何把這個過程變成自動化是一個非常重要的工作，是今天醫藥行業面臨的一個很大的挑戰。 現在開發一個新藥要10~15年的時間，要花10億~15億美元。像輝瑞制藥這樣的公司每年只能開發出1~2個新藥，花費的錢很多。人類卻不斷出現新的疾病，病越來越多，研發藥物的費用越來越高，出現的新藥越來越少，是人類面臨的很大挑戰，解決這個問題重要的途徑就是把新藥開發的過程自動化，如果能夠自動化，帶來的效益是非常高的。所以如何把機器人技術用于新藥開發過程值得研究。 整個汽車行業的產值是8650億美元，人們估算機器人和自動化技術產生了6560億美元的產值，如果不用機器人、自動化，現在的產值也就2000多億美元，自動化和機器人帶來了6000多億美元的產值。如果用同樣的模式把這個轉移到制藥工業，比汽車產值大，能夠達到9800億美元，而且自動化程度非常低，潛在的產值有6800多億美元的空間。如果能夠成功的把機器人和自動化用于新藥開發，產生像今天汽車工業這么大的應用，能夠創造五六千億美元的產值，這是潛在非常大。但問題和挑戰也是很大，困難也是很多的。 在這方面，席寧和他的團隊計劃開發一套自動化的系統，就像今天生產的自動化一樣，不是裝配零件而是開發新藥，以提高新藥開發的效率。 總之，機器人技術除了代替人以外，更重要還能拓展人的功能，能夠做一些人做不到的事情，通過跟信息技術結合可以在遠處進行感知和控制。通過納米機器人可以在微小的環境中進行感知和控制，能夠克服由于距離、尺度、環境給人帶來的困難，然后進行操作和控制。
●相關報道① 機器人標準規劃擬年內出臺 上有政策支持，下有市場人氣，中有致力于創新求新的企業，機器人正成為中國新型工業化革命的先鋒。 日前，國家發改委產業協調司副司長盧衛生在世界機器人大會上透露，多個部門正在研究制定機器人產品和關鍵零部件認證制度。目前在我國機器人檢測和評定方面尚無相關國家標準，有關部門計劃年內出臺機器人標準規劃，無疑會給機器人產業發展構建良好的外部發展環境。 據了解，有關部門還考慮用產業基金方式支持機器人行業發展，以及從擴大市場消費、加大金融支持等多方面給予機器人產業實質性支持。 對此，博覽財經研究員吳峰表示，隨著中國勞動力成本的提高，未來無論是技術要求還是產業升級，工業制造業對于機器人的需求都會爆發式增長，加之國家政策大力支持，未來智能裝備替換勞動力的熱潮將席卷全國，推動機器人產業發展。 11月中旬的北京，剛剛迎來一場大雪，格外寒冷。令人吃驚的是，在早晨8點多趕到會場時，自發前來觀看“世界機器人博覽會”的觀眾已經排起了長隊。 這種人氣“爆棚”的景象，人們還是在十年前樓市最為火爆的時候看到的。 三十多年前，鄧小平的一句“計算機普及要從娃娃抓起”，讓中國抓住了時代的脈搏。中國在工業化和信息化進程中，不但沒再被發達國家甩下，甚至于在某些細化市場之中，還跑在了全世界的前頭。 經過幾十年的發展和洗禮，中國大眾對“創新”的熱情和追捧，已經深入血液，這恰恰是機器人產業最為肥沃的土壤，也是眾多企業投身機器人產業的原動力。 同時，從目前在機器人領域起步更早的一些國家的實際情況來看，無論是工業機器人，還是普通大眾消費類機器人，其增長勢頭也相當火爆。 “2014年在中國市場共銷售工業機器人57002臺，銷售量占全球總銷量的四分之一，連續兩年成為全球新一大工業機器人市場。”國家認證認可監督管理委員會李春江說，其中國外企業工業機器人銷售量超過40000臺，占國內市場總銷售量的71%，國產機器人銷售量占比為29%。 對于機器人，中國巨大的市場令人垂涎三尺。但從銷售數據來看，中國在機器人產業領域的競爭力還并不強。據了解，在某些領域，日本等國家的機器人研究和技術水平已先人一步，中國企業還需奮起直追。 正因為此，中國政府層面也正給予機器人產業更多扶持。 據國家發改委產業協調司副司長盧衛生透露，多個部門正在研究制定機器人產品和關鍵零部件認證制度。 國家標準委二部主任戴紅也向媒體透露，有關部門計劃年內出臺機器人標準規劃，以解決目前在我國機器人檢測和評定方面尚無相關國家標準的問題，這無疑會給機器人產業發展構建良好的外部發展環境。 另外，有關部門還考慮用產業基金方式支持機器人行業發展，以及從擴大市場消費、加大金融支持等多方面給予機器人產業實質性支持。 但是，中國企業的最大短板在于缺乏自主知識產權的核心技術。而國家標準規劃的出臺，有望讓市場“去粗取精”，為機器人產業發展營造更優質的環境。 落地到投資機會上，國信證券研報認為，隨著機器人技術和產業鏈逐漸成型不斷發展，需求潛能日趨爆發顯現，加之國家政策方面的大力支持，未來智能裝備替換勞動力投入的“機器換人”熱潮有望席卷全國，推動機器人產業發展。我國機器人下游行業中，工業機器人在汽車、家電行業發展快，服務機器人在醫療領域的應用值得期待。產業鏈包括，關鍵零部件、機器人本體和系統集成。 ●相關報道② 未來十年下一代機器人將會帶來更大的影響 結合研究成果，意大利圣安娜大學生物機器人研究所主任PaoloDario表示，下一代的機器人將會產生非常大的影響，這個影響甚至可以和互聯網媲美，甚至超越互聯網。 PaoloDario指出，對于機器人來講，科學和工程應用在了生物機器人以及仿生機器人方面。回顧機器人的發展歷史，在上世紀在70年代仿生學逐漸消失，但是由于機器人的出現，特別是一些仿生機器人在電影當中出現，人們開始更多的考慮與機器人之間的通信能力，并且也看到了在仿生學方面栩栩如生的機器人，這是未來的趨勢。 科學和工程學必須要更多地融合在一起，它們代表機器人發展的未來。機器人實際上越來越多的成為科學的一部分，現在有非常多的機器人成果都是發表在科技領域的雜志上。另一方面，也有越來越多的工程學的成果是和機器人結合在一起的，科學和工程對于機器人的未來來說起著決定性的作用。而生物機器人實際上是生物系統，包括空氣、陽光、大海等等。有一些機器人的設計并不是針對現實應用的，而是針對研究和實驗，他們是科學的工具。此外，人們還可以設計出人造的器官、感官、肢體等等，這些也可以作為生物機器人。 科學上的一些發現最終可以真正促進人們進行技術的創新，比如數字蜂窩的系統，就是科學和工程方面非常好的結合。一般來講，很多新規則發現的方式，最開始是有一些現象，接下來才進行一些假說，建模，然后進行試驗，最后是對我們的發現和假說進行檢驗。其中，機器人是作為一個科學的工具去應用的。 PaoloDario希望能夠更好地理解最重要的一些工程化的解決方案，特別是通過仿生學和動物機器人，這是一個夢想。 形態學的仿生是總體上追求的目標，至少是一個非常重要的發展方向。其中包括了五個最主要的驅動力來驅動人們對于機器人方面的宏大挑戰。一是強調了傳感器的重要性，需要低能耗并且非常可靠的傳感器。二是改變身體。包括“機器人材料”的概念等等。三是與網絡的互聯，這也是一項革新，不僅僅是在網絡當中，同時在網絡之外，甚至是機器人網絡之外。四是資金方面，目前歐盟投入了35億歐元，也是最大的在機拉動產業發展 超限機器人技術應用日漸成熟器人研發方面的投資，中國對機器人研發進行了投入。在美國、日本、韓國，很多方面都在進行競爭，甚至一些私人公司像谷歌也進行了大量的機器人研發的投資。五是人工智能、深入學習方面的發展。豐田最近有人工智能方面的研究，把它安裝在汽車當中。 PaoloDario表示，這是一個新興的、跨學科的技術研究行業，是在人類科學和技術方面會產生重大影響的行業。機器人給人們帶來了新的服務、新的行業，并且機器人作為顛覆性的技術，不光是技術方面的發展，同時也能夠帶來科學和技術進一步融合。 ●隨著科技的發展，智能機器人已經給了我們太多的驚喜。而在未來幾年內，機器人的主要發展領域又是什么呢？據報道，人工智能在過去一年里有著強勁的發展，未來機器視覺將會是人工智能的下一個前沿領域。 |
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