人工智能时代的智能机器人发展问题分析

  点击数:7858  发布时间:2018-09-08 23:01
关键词:人工智能 ,核心技术 ,智能机器人
       当前,信息技术加速发展,社会需求飞速变革,云计算、大数据、深度学习算法突破带动图像识别、语音识别、自然语言处理等智能技术长足进步,智能终端、智能医疗、智能机器人等智能产品日益深入大众生活,全球正迈入人工智能时代。以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起,成为现时代科技创新的一个重要标志,大力发展智能机器人产业既是实现人工智能与实体经济深度融合的关键发力点,也是经济从高速阶段转向高质量阶段的全新增长点。

  我国作为全球第一大工业机器人消费市场,以及世界最大潜在服务机器人市场,智能机器人产业发展存在得天独厚基础优势。然而,由于起步较晚、技术滞后等多重因素,智能机器人产业发展现状与国际领先水平仍然存在较大差距,尚处于奋力追赶的落后局面。因此,冷静判断外部机遇和挑战,客观认识自身优势和弱点,理清发展关键问题和相应对策,是推动我国智能机器人产业做大做强、实现高质量发展的必要前提。

  一、当前正处于我国智能机器人产业发展的重要机遇期

  (一)人工智能技术带动机器人进入智能化新时代

  新一代信息技术发展为智能机器人发展奠定坚实基础。尤其是图像识别、语音识别、自然语言理解等人工智能技术的实用化突破,带动机器人感知、交互、决策能力的显著提升。当前,人脸识别准确率高达99.55%,超过97.35%的人眼识别率,语音输入辨识成功率也达到97%以上,机器人已经具备了“看得见、听得懂”的技术条件,同时,随着深度学习、无监督学习的逐步应用,机器人具备了更为关键的“会思考”能力,机器人开始真正迈入智能化的新时代。

  (二)智能机器人应用范围不断向新兴领域拓展

  智能技术的应用带动机器人产品功能与性能的显著提升,从而驱动智能机器人产品开始被应用于更多新兴领域。一方面,以人机协作机器人为代表的新一代工业机器人更加安全、更为灵活,不但被广泛应用到传统的汽车、金属加工行业,并且带动了3C电子行业的应用新热潮。另一方面,面向家居、教育、医疗等领域的智能服务和特种机器人的功能不断丰富,相比以往产品极大地提升了用户体验,因此也开始步入社会大众的日常生活,得到更为广泛的应用。

  (三)智能机器人产业规模正在持续高速增长

  智能机器人应用热潮也带动产业规模的持续高速增长。据国际机器人联合会IFR统计,全球工业机器人2017年本体市场规模约为140亿美元,预计2020年机器人供应量将突破52万台套。而波士顿咨询公司BCG数据显示,智能机器人在非工业领域的市场潜力也在不断释放,预计2025年商业、家居和军事三大领域市场规模将分别达到170亿美元、90亿美元和165亿美元。尤其值得注意的是,全球智能机器人市场的重心正在从欧美地区转向亚太地区,英国咨询机构ABI Research研究显示,2020年亚太地区将取代欧洲成为全球最大市场,份额占比将从2015年的19%提升至57%。

  (四)智能机器人产业格局处于重塑期和窗口期

  技术和市场的变革创新催生了全新的发展机遇,智能机器人产业的传统格局已经被打破,新的产业格局正在逐步形成。在传统市场,Universal Robots、Rethink Robotics等创新技术企业已经在协作机器人的新领域中对发那科、库卡、ABB等传统巨头构成了威胁,而新松、埃弗顿、广州数控等本土机器人企业凭借成本、服务等方面的优势加速崛起,也开始向巨头企业发起挑战。而在新兴市场,技术、思维与资本的相互碰撞推动了产业发展的百花齐放,既有专注技术、引领未来发展的波士顿动力公司,也有产品精准定位、商业推广成功的大疆无人机公司,还有跨界融合、创新理念的达闼科技公司,一批特色鲜明的独角兽企业正在不断成长壮大。

  二、我国智能机器人面临国际竞争挑战

  (一)围绕智能机器人的国际竞争正在加剧

  以美、欧、日为代表的发达国家纷纷出台智能机器人相关战略规划,以提升产业国际竞争力为核心目标,从技术研发、产业发展层面提前进行布局。其中,美国试图借助《机器人路线图》来建立下一代机器人技术及应用方面的优势,欧盟推出《SPARC计划》以确保欧洲机器人在世界范围的战略领先地位,日本则在《机器人新战略》中指出要成为世界第一的机器人应用国家,而我国也于2016年发布《机器人产业发展规划》,力图提升自主品牌的国际竞争力。可以预见,今后围绕智能机器人的国际竞争将愈发激烈,我国所要面临的竞争压力也将不断加大。

  (二)我国在部分关键市场存在较大差距

  一方面,上游核心零部件市场基本被日本和欧洲企业把持,国内企业在相关市场中还缺乏竞争力。例如纳博特斯克和哈默纳科两家日本企业主导了全球机器人用减速器市场,伺服电机市场则主要被松下、安川、三菱等日系产品和西门子、博世力士乐等欧系产品占据。另一方面,在部分后端应用市场,我国企业产品的市场认可度和竞争力也都显著落后于国际领先水平。例如以四大家族为首的外资品牌近乎垄断工业机器人市场,占据我国75%以上中高端产品市场份额,而在以医疗为典型代表的某些消费市场中,我国产品市场占有率还基本处于空白状态。

  (三)领先机器人企业不断加快本土化布局

  工业机器人巨头企业进入中国市场较早,产业布局比较成熟。机器人四大家族库卡、ABB、发那科、安川已经在中国市场成功实现本土化战略,库卡早在1985年即开始申请中国专利并于2014年开始上海新工厂,ABB将其机器人业务总部迁至中国上海,发那科和安川与中国企业合资设立机器人公司推动业务发展。相比之下,服务机器人企业刚刚开始中国市场本土化布局,目前主要通过产品输出和商业合作来实现渗透,例如扫地机器人领军企业iRobot面向中国用户推出特定高端产品以打开市场,日本软银集团则联合阿里巴巴、海尔等国内企业加快Pepper机器人进入中国市场。

  三、我国智能机器人发展具备坚实基础和相对优势

  (一)国内机器人市场规模与需求潜力十分巨大

  首先,我国工业机器人市场规模从2013年起一直稳居世界第一,2016年中国市场机器人供应量达到87000台,是第二名韩国的两倍,预计2020年中国市场在全球范围内所占比重将超过40%。其次,我国服务机器人和特种机器人市场潜力正在快速释放,分别保持着25%和15%以上的增长速度,在老龄人口增多、可支配收入增加等因素刺激下,我国今后很有可能成为世界最大的服务和特种机器人消费市场。最后,我国多个机器人应用细分领域的需求潜力十分旺盛,2016年我国工业机器人密度(平均每万人名工人对应机器人数量)约为68台/万人,而排名第一的韩国密度为631台/万人,此外在物流、医疗、安防等领域的机器人供给能力也远远落后目前的市场需求。

  (二)人工智能关键技术能力跻身国际先进水平

  在国际范围,美国和中国是人工智能技术领域表现最为活跃的两个国家,据《全球人工智能专利资源发展概况》,美国和中国人工智能专利数量分别约为35000件和34000件,而日本、韩国、德国等其他主要国家的专利数量合计才40000件左右。国内以科大讯飞、百度、阿里巴巴为代表的技术型企业和高校、研究机构共同创新,助力我国在人脸识别、语音识别、群体协同等尖端研究领域与国际领先水平并驾齐驱,为我国智能机器人发展奠定坚实人工智能技术基础。

  (三)机器人产业基础和发展水平实现稳步提升

  我国机器人产业链条完整,涵盖精密减速器、伺服系统、智能传感器、本体加工与系统集成解决方案等上下游产业,涌现出绿的谐波、英腾威、速感科技、新松、广州数控、科沃斯、优必选、明匠智能等一大批优秀企业。在龙头企业全力带动和地方政府积极扶持下,国内初步形成了东、南、西、北四大产业集聚区,包括起步较早的长三角地区、数控产业强的珠三角地区、积极引进外部资源的华中和华北地以及具备科研人才优势的环渤海地区,产业发展呈现良好态势。与之对应的是,国产工业机器人、服务机器人市场份额近几年表现也十分亮眼,2015年国内市场国产工业机器人占比约为31%,全球民用无人机市场70%的份额被中国大疆占据。同时,薄弱环节的国产化也取得显著进展,例如绿的谐波减速器产品已得到国际认可,产品水平达到甚至超过哈默纳科同类产品;北京天智航公司与积水潭医院联合开发的天玑骨科手术机器人也填补了领域空白。

  (四)新兴力量正在成为加速产业发展新动力

  国内各领域领先企业在应用需求和转型需求的驱动下,纷纷从产业下游的应用端向上游延伸,开始涉足工业机器人业务,家电企业格力投资成立智能装备子公司,自主研发工业机器人;电子企业小米推出扫地机器人实现智能服务机器人布局;互联网企业京东成立X事业部,专注物流配送无人机及仓储机器人的研发应用。而金融市场对智能机器人的关注度提升也驱动资本优势向产业发展力量进行转化,一是国内企业走出国门进行海外投资并购,行业内企业埃夫特通过构收购意大利CMA和EVOLUT公司来提升自身技术能力,行业外企业美的则通过控股库卡来向机器人行业进行渗透;二是国内资本青睐机器人产业,2017年年初至今,新三板上的近百家机器人公司中,有32家公司提出了总额接近23亿元的融资计划,全新的“独角兽企业”呼之欲出。

  四、我国智能机器人发展仍然存在关键短板与瓶颈问题

  (一)基础技术能力与研发设计经验欠缺

  相比国外先进水平,我国在设计开发方面理念和工具相对落后,仿真分析应用不够深入;在工艺水平方面的自动化和信息化程度不高,容易受到人员素质和管控能力影响;在产品可靠性方面则由于经验积累不足、重视程度不够等因素,更是与国际先进水平存在较大差距,品牌形象和客户口碑往往不如国外产品。事实上,我国在减速器、伺服电机等核心零部件领域受制于人的局面就主要是因为在设计、工艺和可靠性方面的差距所导致的。另外,对产品质量的提升而言,需要大量的经验积累,进行反复的产品型号迭代,才能够持续满足用户需求,并不断强化自身能力水平。国外知名机器人企业普遍拥有数十年以上发展历史,产品早已形成谱系化发展,而国内企业则涉足机器人领域时间短,产品种类少,销量也远远落后竞争对手。经验欠缺和产品缺少迭代也反过来造成了产品性能上的劣势,例如,发那科重型机器人负载已经高达1.3吨,而国产机器人目前最高负载只有500公斤。

  (二)产业竞争能力相对薄弱

  总体上看,我国机器人领域欠缺具备国际竞争力的大型龙头企业。一是规模以上企业数量太少,根据工信部2016年初调研显示,国内约800家机器人企业中,超过90%年产值在1亿元以下。二是国内龙头与国际龙头的体量差距太大,ABB集团市场价值高达490.97亿美元,而国内新松在创业板的市值折算后约为46亿美元,尽管ABB业务不仅仅局限在工业机器人领域,但是企业规模所带来的优势仍然具备。三是企业综合竞争力相对不足,国际领先机器人企业大多走生态化发展道路,打造平台化的体系优势,发那科用FIELD System数据平台打造跨界协同生态,Universal Robots用开放设计平台UR Caps构建行业内部创新生态,而我国机器人企业目前生态能力不足,大部分尚停留在协会、联盟等传统合作模式上。

  (三)需要警惕泡沫化风险

  尽管当前智能机器人的发展已经适逢其时,但是仍然需要清楚的看到,地方产业发展的过度规划和企业的低水平建设带来产能过剩和虚假繁荣将有可能导致整个产业存在泡沫化的风险。各地产业园规划的产值和产能明显超出市场需求,例如重庆、南京和广州均规划2020年产值超过1000亿,然而根据GGII预测,我国2020年整个机器人市场产值只有1000多亿。另外,从资本的角度进行分析,我国智能机器人融资一度呈现火爆场景,2015、2016年机器人投资数量达到顶峰,分别达到22和24起,但随着大众关注度转移至人工智能、区块链滞后,2017年投资案例数量开始明显回落,仅有15起,侧面证明智能机器人市场存在炒作空间。

  五、我国智能机器人发展的对策与建议

  一是把握机遇、发挥优势,抢占智能机器人产业发展战略窗口期,从应用端牵引产业发展。充分利用当前技术更新、市场变革和格局未定的发展机遇,凭借前沿技术和市场规模的相对优势,综合发挥政策体制优势,做大做强本土智能机器人产业。

  二是利用机遇、克服问题,加快人工智能技术和新应用领域布局,实现换道超车。避免在传统弱势领域与国外先进水平竞争,瞄准未来技术和产业发展方向,聚焦当前处于并跑或领跑的领域进行发力,构筑和巩固自身竞争优势,实现换道超车。

  三是化解挑战、强化优势,构建平等互利合作生态,强化自主知识产权竞争能力。充分发挥市场需求和资本规模优势,积极与国外领先企业开展合作,快速提升自身技术水平与产业能力。进一步加快智能机器人产业国产化进程,打造具有国际竞争力的国产品牌。

  四是直面挑战、正视问题,补短板与筑基础协同发力,促进产业发展水平稳定提升。清醒认识智能机器人产业发展的长期性和艰巨性,充分借鉴国外先进经验,充分汲取自身发展经验,小步快跑,不断夯实产业基础,促进产业整体水平提升。

       作者:刘棣斐:就职于中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所,主要从事工业互联网、信息物理系统、智能装备等产业政策研究。

       来源:中国信通院


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