夯實機器人發(fā)展基礎(chǔ)全方位培養(yǎng)高素質(zhì)機器人學(xué)人才

蔡自興

（中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，長沙，410083）

0 引言

據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）統(tǒng)計，2013 年全球工業(yè)機器人銷量17.9 萬臺，中國銷售約3.7 萬臺，增幅58%，約占全球市場份額20%，總銷量首次超過日本，成為全球最大機器人市場。2014 年全球工業(yè)機器人銷量22.5 萬臺，中國銷售5.6 萬臺，增幅54%，約占全球市場份額25%。預(yù)計到2017 年，中國工業(yè)機器人銷售將達到10 萬臺,工業(yè)機器人保有量將超過40 萬臺[1-4]。一方面，中國成為全球最大機器人市場；另一方面，中國的工業(yè)機器人密度僅為23，遠(yuǎn)低于韓國的347、日本的339，不足國際平均水平58 的一半。這表明我國工業(yè)機器人的市場潛力巨大，也說明我國遠(yuǎn)非工業(yè)機器人強國[5-7]。

我國發(fā)展工業(yè)機器人不能搞低水平重復(fù)，不能追求工業(yè)機器人制造大國，不要追求落后產(chǎn)能，而要追求創(chuàng)造自主核心技術(shù)，追求可持續(xù)發(fā)展，追求對國家和人民的實際效益。我國雖然已成為一個工業(yè)機器人大國，但我國機器人產(chǎn)業(yè)離機器人強國要求甚遠(yuǎn)，其發(fā)展征途仍任重道遠(yuǎn)。

1 我國機器人學(xué)研發(fā)的經(jīng)驗教訓(xùn)

我國40 多年工業(yè)機器人開發(fā)和30 多年智能機器人研究，已取得許多成績和經(jīng)驗，也存在不少問題和教訓(xùn)。這些教訓(xùn)包括：

1）重仿制輕品牌，缺乏國產(chǎn)機器人的名牌產(chǎn)品。

經(jīng)過40 多年的發(fā)展，我國完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)開發(fā)，研制出噴涂、弧焊、點焊和搬運等作業(yè)機器人整機，幾類專用和通用控制系統(tǒng)及關(guān)鍵元、部件等，形成小批量生產(chǎn)能力。在20 世紀(jì)90 年代國家選擇以焊接機器人的工程應(yīng)用為重點進行開發(fā)研究，實現(xiàn)了部分國產(chǎn)機器人的商品化。

從整體上看，我國機器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)還比較薄弱，技術(shù)水平比較落后，研發(fā)能力差距較大。存在研究基礎(chǔ)技術(shù)多，研究應(yīng)用技術(shù)少，研究整機多，研究關(guān)鍵部件少等問題。著重仿造的工業(yè)機器人產(chǎn)品，缺少客戶信賴的名牌產(chǎn)品。

2）重跟蹤輕創(chuàng)新，缺乏國產(chǎn)機器人的知識產(chǎn)權(quán)。

為了跟蹤國外高技術(shù)，上世紀(jì)80 年代863 計劃安

蔡自興教授，多年從事智能系統(tǒng)、人工智能、智能控制、智能機器人研究，被譽為“中國智能控制的奠基者”、“中國人工智能教育第一人”和“中國智能機器人學(xué)科的創(chuàng)始人”；是聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）審定的聯(lián)合國專家、國際導(dǎo)航與運動控制科學(xué)院院士、紐約科學(xué)院院士；首屆國家級教學(xué)名師獎、徐特立教育獎和吳文俊人工智能科技獎成就獎獲得者。排了智能機器人的研發(fā)，包括水下無纜機器人、高功能裝配機器人和各類特種機器人，進行了智能機器人體系結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、控制、人工智能、機器視覺、高性能傳感器及新材料等的應(yīng)用研究，取得一批成果。20 世紀(jì)90年代初以來，我國開發(fā)系列機器人及其相關(guān)技術(shù)，研制了一些高檔樣機，開始了應(yīng)用工程和特種工業(yè)機器人開始開發(fā)。

跟蹤過程中科技創(chuàng)新不夠，致使多數(shù)國產(chǎn)機器人缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，缺乏整體核心技術(shù)的突破，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機器人和關(guān)鍵部件很少，關(guān)鍵技術(shù)受制于人。

3）重樣機輕市場，缺乏國產(chǎn)機器人市場競爭力。

我國雖然已制造出許多機器人樣機和產(chǎn)品，但大多數(shù)產(chǎn)品因整體技術(shù)仍落后于國外主要機器人產(chǎn)品，市場競爭力較小，從而讓國外機器人產(chǎn)業(yè)巨頭壟斷了越來越大的國內(nèi)機器人市場。例如，2012 年國內(nèi)機器人銷售量分布中，進口機器人約占70%，國內(nèi)機器人約占30%，而內(nèi)地（中國大陸企業(yè)）機器人產(chǎn)品僅占3%。

4）重設(shè)備輕人才，缺乏能工巧匠和大師級精英。

在近30-40 年間，國家投入巨大研究經(jīng)費，成千上萬的科技人員和高校師生參與相關(guān)項目研究，但成績不能令人滿意，問題突出。其主要問題為機器人質(zhì)量得不到用戶肯定，自主品牌缺乏核心競爭力，機器人制造的核心技術(shù)和關(guān)鍵部件受制于人，機器人生產(chǎn)企業(yè)面臨與國際巨頭爭奪市場的嚴(yán)峻局面。出現(xiàn)這些問題的根源在于忽視知識產(chǎn)權(quán)和人才培養(yǎng)，未能讓大批能工巧匠和大師級精英脫穎而出。

正反兩方面的經(jīng)驗告訴我們：知識產(chǎn)權(quán)是核心，人才水平是關(guān)鍵。只有形成高素質(zhì)的機器人學(xué)人才隊伍，才能開發(fā)高質(zhì)量的機器人產(chǎn)品。

2 夯實我國機器人學(xué)的基礎(chǔ)

我國的機器人學(xué)研究和機器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)均不夠牢固，導(dǎo)致機器人產(chǎn)品質(zhì)量欠佳、關(guān)鍵部件依賴外國進口和機器人市場被外國壟斷。要充分認(rèn)識機器人學(xué)基礎(chǔ)建設(shè)的重要性，下大力氣夯實我國機器人學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)。

2.1 全面構(gòu)建機器人學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)

在國家層面上高度重視機器人學(xué)開發(fā)與應(yīng)用，把機器人技術(shù)作為發(fā)展經(jīng)濟、鞏固國防和改善民生的重要舉措，作為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改變發(fā)展方式、提高勞動生產(chǎn)率和保護環(huán)境的重要途徑。要制定我國機器人學(xué)的中長期發(fā)展規(guī)劃，在發(fā)展路線、計劃方案、經(jīng)費投入、人才培養(yǎng)等方面夯實我國機器人技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。

2.2 全面提高各類機器人的整機水平

關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件已成為發(fā)展機器人技術(shù)的攔路虎，需要集中力量努力攻克，為提高國產(chǎn)機器人的整機水平打好基礎(chǔ)。這方面雖然近年來有所進展，但差距仍然很大。

2.3 全面覆蓋機器人學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

我國機器人技術(shù)發(fā)展計劃著重于智能制造、公共安全、醫(yī)療康復(fù)等應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)把機器人應(yīng)用拓廣到經(jīng)濟引擎、醫(yī)療健康、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、空間應(yīng)用和國防應(yīng)用等領(lǐng)域，發(fā)揮機器人技術(shù)在創(chuàng)造新市場、提供新就業(yè)和改善人民生活方面的重要作用。

2.4 培養(yǎng)高素質(zhì)機器人學(xué)人才

今年全國“兩會”上，百度總裁李彥宏建議設(shè)立“中國大腦”計劃；中國科大訊飛董事長劉慶峰建議加快人工智能布局，實施“教育超腦”。這些事件表明，一個以人工智能技術(shù)推進經(jīng)濟社會智能化的浪潮已在我國興起。智能機器人是其中典型代表。

機器人學(xué)人才是機器人學(xué)基礎(chǔ)建設(shè)的重中之重。做好發(fā)展規(guī)劃、掌握關(guān)鍵技術(shù)、進行推廣應(yīng)用都需要高素質(zhì)的人才去實現(xiàn)。要適應(yīng)這一社會需求，必須全面規(guī)劃高素質(zhì)機器人學(xué)人才培養(yǎng)，為我國機器人學(xué)進入新的發(fā)展機遇期和可持續(xù)發(fā)展提供人才保障。

3 機器人學(xué)人才培養(yǎng)決策思考

無論是總結(jié)我國機器人學(xué)發(fā)展的存在問題，或是探討機器人學(xué)的基礎(chǔ)建設(shè)問題，都與機器人學(xué)人才培養(yǎng)密不可分。

3.1 建立機器人學(xué)人才培養(yǎng)制度和路線圖

我國需要進一步提高對機器人學(xué)人才培養(yǎng)的認(rèn)識，建立機器人學(xué)人才培養(yǎng)制度，全面規(guī)劃機器人學(xué)人才培養(yǎng)，把機器人學(xué)人才培養(yǎng)上升為國家戰(zhàn)略，構(gòu)建我國機器人學(xué)人才培養(yǎng)路線圖。

歐美日各主要機器人強國都制訂了機器人學(xué)發(fā)展路線圖，包括研究與應(yīng)用領(lǐng)域、經(jīng)費投入和人才培養(yǎng)等[5-7]。歐美各國高等教育的專業(yè)結(jié)構(gòu)模式與我國存在一定差別。目前，美國機器人學(xué)專門人才的培養(yǎng)主要集中在研究生階段，只有少數(shù)頂級名校的相關(guān)課題組或研究所向有能力的本科生開放。但從2013 年起，5 年內(nèi)將在公立中學(xué)普遍開展機器人學(xué)課外活動，10 年內(nèi)將在大學(xué)全面設(shè)立機器人學(xué)學(xué)士、碩士、博士學(xué)位，在15 年內(nèi)各類機器人學(xué)畢業(yè)生將提高2 倍。

我國教育體系如何適應(yīng)人工智能和機器人學(xué)發(fā)展對人才的巨大需求，培養(yǎng)高素質(zhì)機器人學(xué)人才，已提到議事日程和行動上。

3.2 全面規(guī)范各級機器人學(xué)教育

根據(jù)市場需求，全面規(guī)范各級機器人學(xué)教育，開辦一定規(guī)模與比例的各類學(xué)校，包括大學(xué)、職業(yè)技術(shù)學(xué)院、技工學(xué)校等；全面擴大與辦好“智能科學(xué)與技術(shù)”和“機械電子工程”等本科專業(yè)，加強本科機器人教學(xué)；在部分相關(guān)專業(yè)設(shè)立機器人學(xué)研究生培養(yǎng)方向，加強機器人學(xué)方向的研究生教育力度；在中小學(xué)開設(shè)機器人學(xué)科技或科普課程，開展形式多樣的機器人學(xué)課外活動，培養(yǎng)中小學(xué)生對機器人學(xué)的興趣；搞好機器人學(xué)師資培訓(xùn)，提高機器人學(xué)教師水平，規(guī)范與組織編寫各類機器人學(xué)教材，為機器人學(xué)人才培養(yǎng)提供重要保障。

3.3 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合培養(yǎng)高素質(zhì)機器人學(xué)人才

努力探索通過“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合，或“科教產(chǎn)”聯(lián)合，或“官產(chǎn)學(xué)”合作，分工協(xié)作，培養(yǎng)各類高素質(zhì)機器人學(xué)人才，進行機器人品牌產(chǎn)品開發(fā)和市場化營銷，并總結(jié)經(jīng)驗，加以推廣。

政府主管部門應(yīng)當(dāng)提供相關(guān)教育和其他政策支持，為人才培養(yǎng)保駕護航；研究所主要進行機器人產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，讓機器人科技人員發(fā)揮才智；學(xué)校除參與機器人產(chǎn)品研發(fā)外，首要任務(wù)是提供知識資源，培養(yǎng)各層次的高素質(zhì)機器人學(xué)人才；企業(yè)要精益求精進行機器人產(chǎn)品生產(chǎn)，讓機器人學(xué)科技人才和技術(shù)工人充分發(fā)揮作用。

3.4 充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢培養(yǎng)機器人學(xué)人才

充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為智能系統(tǒng)的“網(wǎng)絡(luò)化+機器人化+人工智能”提供得力的技術(shù)保障，為機器人學(xué)人才培養(yǎng)提供有效手段。

建立與國際接軌的高水平智能機器人網(wǎng)絡(luò)平臺，創(chuàng)建與發(fā)展智能機器人主流媒體；開發(fā)與完善國內(nèi)機器人學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，為各層次機器人學(xué)教學(xué)提供網(wǎng)絡(luò)教育服務(wù)，為其他課程提供輔助教學(xué)工具；面向全國大學(xué)生和中小學(xué)生，舉辦機器人學(xué)網(wǎng)絡(luò)競賽，營造良好的機器人學(xué)生態(tài)文化；建立機器人學(xué)網(wǎng)絡(luò)博物館和機器人學(xué)網(wǎng)絡(luò)圖書館，廣泛收集國內(nèi)外機器人產(chǎn)品圖片、機器人學(xué)科技圖書和論文資料、機器人學(xué)文學(xué)作品等，并向讀者開放。

3.5 大力開展機器人學(xué)科普活動

爭取國家或企業(yè)支持，建立機器人學(xué)科普基地，為普及機器人學(xué)知識發(fā)揮示范作用；鼓勵科技人員和各級教師進行機器人學(xué)科普創(chuàng)作，支持出版機器人學(xué)科普作品，廣泛傳播與普及機器人學(xué)知識；舉行全國機器人學(xué)科普作品競賽，分組評選優(yōu)秀作品，給予獎勵；出版機器人學(xué)科普雜志，向青少年介紹國內(nèi)外機器人學(xué)的發(fā)展動態(tài)、應(yīng)用示例、科普知識、趣聞軼事；規(guī)范與舉辦各類機器人學(xué)科技競賽和夏令營、冬令營活動，培養(yǎng)廣大群眾特別是青少年對機器人學(xué)的興趣。

3.6 建立機器人學(xué)人才激勵機制

建立機器人學(xué)人才激勵機制，把機器人學(xué)列入國家科技、教育和綜合獎勵領(lǐng)域。建立機器人學(xué)人才激勵機制，鼓勵本科生、研究生和科技人員進行機器人科技創(chuàng)業(yè)，對他們的創(chuàng)新思想和原型成果給予創(chuàng)業(yè)基金支持。鼓勵各類能工巧匠和大師級精英等機器人學(xué)優(yōu)秀人才脫穎而出。

4 結(jié)論

我國的機器人學(xué)研究和機器人產(chǎn)業(yè)已取得重要進展，但也存在不少問題，特別是人才培養(yǎng)方面的問題。智能科技或智能系統(tǒng)的核心是“網(wǎng)絡(luò)化+機器人化+人工智能”，而機器人學(xué)是機器人化的基礎(chǔ)，人才是機器人化的根本。

縱觀全球人工智能之爭，很大程度上也是機器人化之爭，一種高素質(zhì)人才之爭。我國各級教育需要適應(yīng)機器人學(xué)發(fā)展對科技人才的巨大需求，培養(yǎng)高素質(zhì)機器人學(xué)方面的創(chuàng)新人才，實際上這也是一種對應(yīng)國際人才競爭的機遇與挑戰(zhàn)。

我國目前應(yīng)該抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)，培養(yǎng)大批高素質(zhì)機器人學(xué)創(chuàng)新人才，為國民經(jīng)濟調(diào)整升級與持續(xù)發(fā)展以及人民福祉做出實實在在的貢獻。

[1] IFR. Executive Summary：World Robotics 2013 Industrial Robots. 2013-09-18. http∶//www.ifr.org/index.php?id=59&df=Executive_Summary_WR_2013.pdf.

[2] IFR. The robotics industry is looking into a bright future 2013-2016∶ High demand for industrial robots is continuing.2013-09-18.http∶//www.ifr.org/news/ifr-press- release/the-robotics-industry-is-looking-into-a-bright-future-551/.

[3]梁文莉,編譯. 快速增長的中國機器人市場. 機器人技術(shù)與應(yīng)用，2014(3)∶2-7.

[4]王偉. 數(shù)說2014 年中國工業(yè)機器人. 機器人技術(shù)與應(yīng)用，2014(6)∶17-18.

[5]曾艷濤. 美國未來15 年制造業(yè)機器人研究路線. 機器人技術(shù)與應(yīng)用，2013(3)∶1-18.

[6]蔡自興,謝斌. 機器人學(xué).第3 版.北京∶清華大學(xué)出版社,2015.

[7] 2013 Robotics Roadmap-rs. A Roadmap for U.S. Robotics, From Internet to Robotics.2013 Edition.