歐洲機(jī)器人學(xué) 的發(fā)展與未來創(chuàng)新

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在機(jī)器人領(lǐng)域涌現(xiàn)出許多顯著的研究成果，機(jī)器人學(xué)的發(fā)展在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出不盡相同的趨勢，在2018世界機(jī)器人大會上，歐洲機(jī)器人協(xié)會副主席、庫卡機(jī)器人有限公司德國總部研發(fā)負(fù)責(zé)人Rainer Bischoff，介紹了機(jī)器人學(xué)在歐洲的發(fā)展與未來創(chuàng)新。

歐洲機(jī)器人協(xié)會是一個非營利組織，也是歐洲最大的機(jī)器人組織，既代表了產(chǎn)業(yè)也代表了學(xué)術(shù)。組織成員中大約有1/3是產(chǎn)業(yè)代表，2/3是學(xué)術(shù)代表，協(xié)會大多數(shù)的決策是基于雙方各占50%的投票權(quán)進(jìn)行的。因此，我們一直試圖平衡產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)之間的意見，彌合兩者之間的分歧。這樣的做法在歐洲是非常獨(dú)特的，能夠使得學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)之間的合作更為緊密。如今，協(xié)會中有240多家成員，30多個話題組，我們共同探討機(jī)器人的未來。我們會按照領(lǐng)域、平臺、技術(shù)，甚至是按照社會學(xué)，對機(jī)器人進(jìn)行分類，包括醫(yī)療機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人和物流機(jī)器人等。又或者我們會探討機(jī)器人的總體技術(shù)架構(gòu)是怎樣的，也會從技術(shù)角度深入了解技術(shù)的發(fā)展會對未來產(chǎn)生怎樣的影響，這些技術(shù)是如何更好地改善機(jī)器人的系統(tǒng)的。當(dāng)然，我們也不能忽略總體的社會影響。

我們的協(xié)會是鼓勵公私合作的。2014年，歐盟委員會和歐洲機(jī)器人協(xié)會啟動了一個稱之為“SPARC”的機(jī)器人研發(fā)計劃，里面包含了歐洲最大的機(jī)器人研發(fā)項目，2014年到2020年總共接受了歐盟大約7億歐元的資金用以進(jìn)行研發(fā)工作。除此之外，來自行業(yè)、企業(yè)的私營部門也給予了20億歐元的資金支持，協(xié)助我們進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)工作。這意味著我們總共有28億歐元的資金用于時長為七的研發(fā)。一直以來，我們在不斷更新研究領(lǐng)域，每年都會發(fā)布技術(shù)路線圖以便告訴人們，我們的研發(fā)方向。

可以這樣說，在歐洲，我們支持機(jī)器人和人工智能等技術(shù)研發(fā)的歷史非常長，涵蓋不同的時間點(diǎn)。從1998年一直到2020年，大概會有四至五個階段。最開始它僅僅是一個學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)，隨后吸引了一些行業(yè)的合資伙伴，通過一些項目搭建起了學(xué)術(shù)界和行業(yè)的平臺。2009年，我們開始致力于做研究，之歐洲機(jī)器人協(xié)會是一個非營利組織，也是歐洲最大的機(jī)器人組織，既代表了產(chǎn)業(yè)也代表了學(xué)術(shù)。組織成員中大約有1/3是產(chǎn)業(yè)代表，2/3是學(xué)術(shù)代表，協(xié)會大多數(shù)的決策是基于雙方各占50%的投票權(quán)進(jìn)行的。因此，我們一直試圖平衡產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)之間的意見，彌合兩者之間的分歧。這樣的做法在歐洲是非常獨(dú)特的，能夠使得學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)之間的合作更為緊密。如今，協(xié)會中有240多家成員，30多個話題組，我們共同探討機(jī)器人的未來。我們會按照領(lǐng)域、平臺、技術(shù)，甚至是按照社會學(xué)，對機(jī)器人進(jìn)行分類，包括醫(yī)療機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人和物流機(jī)器人等。又或者我們會探討機(jī)器人的總體技術(shù)架構(gòu)是怎樣的，也會從技術(shù)角度深入了解技術(shù)的發(fā)展會對未來產(chǎn)生怎樣的影響，這些技術(shù)是如何更好地改善機(jī)器人的系統(tǒng)的。當(dāng)然，我們也不能忽略總體的社會影響。

我們的協(xié)會是鼓勵公私合作的。2014年，歐盟委員會和歐洲機(jī)器人協(xié)會啟動了一個稱之為“SPARC”的機(jī)器人研發(fā)計劃，里面包含了歐洲最大的機(jī)器人研發(fā)項目，2014年到2020年總共接受了歐盟大約7億歐元的資金用以進(jìn)行研發(fā)工作。除此之外，來自行業(yè)、企業(yè)的私營部門也給予了20億歐元的資金支持，協(xié)助我們進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)工作。這意味著我們總共有28億歐元的資金用于時長為七的研發(fā)。一直以來，我們在不斷更新研究領(lǐng)域，每年都會發(fā)布技術(shù)路線圖以便告訴人們，我們的研發(fā)方向。

可以這樣說，在歐洲，我們支持機(jī)器人和人工智能等技術(shù)研發(fā)的歷史非常長，涵蓋不同的時間點(diǎn)。從1998年一直到2020年，大概會有四至五個階段。最開始它僅僅是一個學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)，隨后吸引了一些行業(yè)的合資伙伴，通過一些項目搭建起了學(xué)術(shù)界和行業(yè)的平臺。2009年，我們開始致力于做研究，之后成立了歐洲機(jī)器人協(xié)會?！癝PARC”是一個公私合營的項目，每年都會發(fā)布技術(shù)路線圖，歐盟委員會也會給予我們資金支持，從而能夠更好地促進(jìn)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的合作，這種合作如果沒有各方的共同努力是不可能實現(xiàn)的。

我們認(rèn)為，如今機(jī)器人已經(jīng)對很多領(lǐng)域都產(chǎn)生了影響，它不僅能提升工業(yè)的競爭力，而且能提升人們的健康水平，并且在很多領(lǐng)域中還能夠提升安全性。隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不再僅僅是小范圍的領(lǐng)域，在大多數(shù)的常見領(lǐng)域中，也可以窺見它的身影，如汽車行業(yè)。可以說，機(jī)器人技術(shù)輻射的領(lǐng)域是非常廣泛的，因為機(jī)器人是一個實體，能夠在真實的世界中和大家互動，也能夠操作和移動一些物體甚至是人。而這也正是機(jī)器人和人工智能的區(qū)別所在，機(jī)器人是一個實體，是一個能夠看得見、摸得著的東西。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的增長非?？焖伲瑲W洲方面的增長速度可能看起來并沒有那么高，但實際上在歐洲有一個很好的開端。有些機(jī)器人公司的成立時間不長，但增長速度非?？臁C(jī)器人影響了幾乎所有的行業(yè)，但從傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人的角度來看，大多數(shù)的應(yīng)用可能還是在汽車行業(yè)中，在歐洲和美國可能皆是如此，電子行業(yè)也是一個增長速度非?？斓男袠I(yè)。此外，在其它行業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也日益變得越來越多。如今，在包括焊接在內(nèi)的許多行業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。在歐洲，我們試圖將工業(yè)機(jī)器人從那些比較成熟的行業(yè)轉(zhuǎn)移到新的應(yīng)用環(huán)境中，整體上可能還是在汽車這一大的行業(yè)范圍內(nèi)，但可以將其從做總裝轉(zhuǎn)移到其它的步驟上，也可以將其應(yīng)用在其它行業(yè)中，因為在有些行業(yè)領(lǐng)域需要提高自動化，以降低成本，提升質(zhì)量，又或者，工業(yè)機(jī)器人能夠幫助某些具體的行業(yè)作出微調(diào)，以改進(jìn)生產(chǎn)生活方式。

工業(yè)機(jī)器人有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

可以這樣說，從機(jī)器人的發(fā)展形勢來看，汽車行業(yè)仍然是主要的創(chuàng)新來源地，以ARENA2036這個企業(yè)來說，它主要是研究未來汽車裝配的過程。在這一過程中，生產(chǎn)線是非常靈活的，機(jī)器人不斷地進(jìn)行移動、工作，從而生產(chǎn)出各種類型的汽車。當(dāng)然，在未來，更為自動化的生產(chǎn)過程還需要我們花費(fèi)更多的時間去進(jìn)行研究探索，但至少我們找到了一個目標(biāo)，而這正是我們可以為之努力的方向。

在醫(yī)療行業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用正日益變得普遍，我們可以通過機(jī)器人為醫(yī)療服務(wù)做一些相應(yīng)的輔助工作。工業(yè)機(jī)器人只能做一些非常簡單的動作，比如指向某一點(diǎn)，然后將某件物品轉(zhuǎn)移到另一個地方，但是當(dāng)我們把機(jī)器人技術(shù)用在醫(yī)療行業(yè)的多個不同領(lǐng)域中時，機(jī)器人技術(shù)加持下的醫(yī)療就可以為人類作出更多的貢獻(xiàn)。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也是非常有趣的。一直以來，歐洲在養(yǎng)殖和擠奶機(jī)器人方面的研究非常領(lǐng)先，在一些農(nóng)場中，一種融合了3D檢測技術(shù)所研發(fā)的擠奶機(jī)器人，在擠奶過程中可以從奶牛身上擠出更多的牛奶。此外，在一項稱之為“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的項目中，科學(xué)家研究開發(fā)出的機(jī)械機(jī)器人系統(tǒng)用途十分廣泛。比如，在農(nóng)作物種植的時候，可以用其去噴灑農(nóng)藥或者是去播種。在農(nóng)作物收割的時候，可以用機(jī)械臂對這些種植好的農(nóng)作物進(jìn)行收割，極大地提高了工作效率。

在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人也有若干個應(yīng)用方向。其實，歐洲在這個領(lǐng)域也具有很強(qiáng)的實力。我們不僅與各個國家之間開展合作，還在一些垂直的層面與多方面進(jìn)行合作。比如，在挪威這種近海的油氣行業(yè)中聯(lián)合所有的利益相關(guān)者成立研究中心，以研究如何能夠?qū)崿F(xiàn)近海采油自動化。另外，在丹麥和荷蘭也有諸如此類的機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)。所以說，我們與各個地區(qū)都在不斷地進(jìn)行合作和研發(fā)，充分利用合作資源。

目前，歐洲重點(diǎn)關(guān)注的是哪些技術(shù)呢？眾所周知，機(jī)器人是多種不同技術(shù)和流程的復(fù)雜綜合體，并不是一種簡單的技術(shù)，而是一種融合的技術(shù)。比如計算、AI、通信等，所有這些技術(shù)必須融合在一起才能形成良好的系統(tǒng)。

首先，我們關(guān)注的是互動式的技術(shù)，包括人機(jī)互動、人機(jī)協(xié)作。當(dāng)然，安全也是非常重要的。其次是更好的意識和行動，這里包括傳感、信息解讀、認(rèn)知和感知等，然后是建立起更好的系統(tǒng)或者工具。由于機(jī)器人是一個非常復(fù)雜的綜合體，因此需要一些很好的工具來開發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)，對其進(jìn)行模擬和編程，這些都是歐洲比較關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)然，我們對于技術(shù)的關(guān)注角度也是非常廣泛的，對每一個領(lǐng)域的技術(shù)都會有所涉獵，但通常來說，這些技術(shù)都只有融合在一起才能生產(chǎn)出好的機(jī)器人，這一點(diǎn)是不容置疑的。因此，不能僅僅只關(guān)注某一種技術(shù)，而要把它們整合在一起進(jìn)行研究和創(chuàng)新，探索AI潛在的巨大影響。

如今，人工智能的發(fā)展勢如破竹，但我們不要忘記機(jī)械本身仍然是機(jī)器人的底層核心，這個領(lǐng)域仍然存有創(chuàng)新的余地。目前，對于歐盟來說，這也是一個非常復(fù)雜的過程，應(yīng)該怎樣確定優(yōu)先領(lǐng)域，應(yīng)該關(guān)注什么技術(shù)，這樣的過程實際上是非常復(fù)雜的。在歐盟，共有250個組織在一起討論下一個計劃應(yīng)該以什么領(lǐng)域作為優(yōu)先考慮的領(lǐng)域?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)對未來的優(yōu)先領(lǐng)域進(jìn)行了確認(rèn)，認(rèn)為應(yīng)該在諸如醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)食品、基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和檢查以及敏捷制造等領(lǐng)域中進(jìn)行更多的政府部門的公共投資。

可以這樣說，醫(yī)療保健是一個垂直的整合領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)方面主要是指農(nóng)業(yè)、園藝等，基礎(chǔ)設(shè)施方面包括物流、倉儲、運(yùn)輸和交通等，歐盟決定將投入大量的資金以支持這些領(lǐng)域的發(fā)展。在醫(yī)療保健領(lǐng)域中，主要是要改進(jìn)公民的生活質(zhì)量?，F(xiàn)在在這個領(lǐng)域中存在人手缺乏的問題，并不是很多人都愿意在這個領(lǐng)域工作，所以我們必須要實現(xiàn)自動化，以改進(jìn)醫(yī)療保健領(lǐng)域中的服務(wù)質(zhì)量、降低治療成本。在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域中也存在類似的問題，如今大多數(shù)農(nóng)民的年齡都超過了45歲，存在老齡化的問題，而且大多數(shù)人不愿意去做農(nóng)民的工作，所以需要實現(xiàn)更多的自動化作業(yè)。此外，我們需要保護(hù)環(huán)境，這也就意味著我們需要盡量減少化學(xué)藥品的使用，如今的資源越來越有限，那么如果我們想要改進(jìn)莊稼質(zhì)量就需要更多節(jié)約型的農(nóng)業(yè)。在維修方面，除了要確?；A(chǔ)設(shè)施沒有任何宕機(jī)時間，還要考慮安全性和經(jīng)濟(jì)方面的影響。在敏捷制造領(lǐng)域，需要技術(shù)的支持以改善勞動力老齡化的現(xiàn)狀，現(xiàn)在工人的平均年齡增加了1歲，在一定程度上表明勞動能力減少了。因此，我們要減少那些不安全的工作，增加生產(chǎn)效率，提供定制化的產(chǎn)品，降低成本，同時保證歐盟的生產(chǎn)能力。

醫(yī)療保健機(jī)器人可以用于智慧醫(yī)院的建設(shè)中，可以用于康復(fù)中心，也可以用于家庭中人員的照顧，為人們的生活帶來便捷。今后，機(jī)器人的成本效益比將會變得更高，實現(xiàn)定制化、個性化的治療，更好更精確的診斷，因此，我們需要支持醫(yī)療創(chuàng)新。

在農(nóng)業(yè)食品行業(yè)中，我們需要實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、自動分揀及打包，以及對家禽家畜實現(xiàn)機(jī)器人管理。

在維護(hù)和檢查基礎(chǔ)設(shè)施方面，大家都知道，在我們的生活中基礎(chǔ)設(shè)施的檢修是非常重要的，所以我們需要找到更好的方式進(jìn)行檢修，同樣，在能源水電、工業(yè)流程等領(lǐng)域也都需要好的基礎(chǔ)設(shè)施。

再者就是敏捷制造，我們是從高量低混合到低量高混合的轉(zhuǎn)變，需要設(shè)置自動化程度更高的ROI（投資回報率），也需要有更好、更容易安裝、更易于使用的機(jī)器人。如今，技能型勞動力的人口數(shù)量存在缺口，我們關(guān)注的焦點(diǎn)是人與機(jī)器人之間的協(xié)作和共存，要解決的挑戰(zhàn)包括需要在工廠里面實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、需要人機(jī)協(xié)作、需要所有的機(jī)器連接起來、需要在“工業(yè)4.0”的狀態(tài)下實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”。

機(jī)器人與人工智能融合發(fā)展

目前，在歐洲還有一個關(guān)于機(jī)器人和人工智能的爭論。我們都知道，中國和美國在人工智能方面做得非常先進(jìn)，歐洲也在思考，是否還要在AI領(lǐng)域進(jìn)行投資，還是直接從中美的研究經(jīng)驗中進(jìn)行借鑒？其實，歐洲也在對AI進(jìn)行投資，但我們關(guān)注的焦點(diǎn)不太一樣。我們希望把AI的研究與機(jī)器人相結(jié)合，將其稱之為物理智能，我們希望能夠保持安全性、倫理性和法律性。在機(jī)器人和人工智能的結(jié)合中，機(jī)器人應(yīng)該能夠智能地移動，具有自我學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并且能夠與現(xiàn)實世界進(jìn)行互動。這是“機(jī)器人+AI”，而不僅僅只是AI。

機(jī)器人和人工智能會有什么互動呢？前面提到醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)食品、基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和檢查以及敏捷制造四個應(yīng)用領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中都需要對流程通過監(jiān)測的方式進(jìn)行優(yōu)化，AI需要足夠的數(shù)據(jù)來展現(xiàn)它的功能。最近，我們從歐盟獲得了一筆AI平臺的資助，雖然只有2000萬歐元，但這是一個起點(diǎn)，將人工智能與機(jī)器人相結(jié)合，在這樣的平臺上，我們可以提供一些應(yīng)用。

為什么說只有AI是不夠的呢？我們需要先進(jìn)的機(jī)械系統(tǒng)，這樣才能提供更高級別的功能，所以我們不能僅僅滿足于AI系統(tǒng)，還需要去考慮它的運(yùn)動控制和感知系統(tǒng)等。我們需要高級別先進(jìn)的系統(tǒng)工程，同時還需要它能夠適應(yīng)具體的環(huán)境，比如空間、水下、醫(yī)療等環(huán)境中。

在AI的市場上，同樣存在一些垂直因素。除了和機(jī)器人相似的幾個領(lǐng)域外，AI還有一個新的領(lǐng)域，也就是在金融、法律和公共服務(wù)方面提供相關(guān)的功能。如今，物理人工智能是歐洲特別關(guān)注的研究領(lǐng)域。

目前，“地平線2020”計劃中有很多的建議性項目，但只有少數(shù)一部分得到了投資，投資金額達(dá)到了31億歐元?？梢赃@樣說，雖然有很多的計劃，但得到的資金并不多，所以我們必須珍惜所獲得的資金資源，把它用在所聚焦的核心領(lǐng)域中。

未來，我們要把機(jī)器人和人工智能領(lǐng)域的各個相關(guān)方都連接起來，共同促進(jìn)機(jī)器人和人工智能的發(fā)展研究。前面已經(jīng)提到過，機(jī)器人技術(shù)是各種跨界技術(shù)的融合，所以我們需要聯(lián)合起來協(xié)同發(fā)展。

（本文根據(jù)“2018世界機(jī)器人大會”現(xiàn)場演講整理而成，未經(jīng)演講人審閱。）