《千人》杂志独家 | 宋永端：机器换人是大趋势
2016/9/5 千人智库
高效引才，科学决策!关注请点击蓝色“千人智库”
导读人类在从体力时代、物力时代、智力时代的三级递进中，需要倚赖工具实现平稳过渡，而机器人无疑是将人从繁重的物力劳动中解放出来的绝好工具，使人们能腾出更多精力从事更高智力需求的活动。
文：《千人》杂志记者 王锋琪
本文刊发于《千人》杂志2015年1月总第34期
于普通百姓而言，机器人顶着“一夜成名”的噱头被舆论炒得火热，但更多认知仍停留在影视大片、科幻小说的空洞概念里。形成强烈对比的是，科技界围绕机器人的入口争夺战早已开打，并对机器人的估值屡创新高。“就像30年前人类无法预料会实现人手一部手机一样，未来30年很可能出现一个人配置多个机器人的情景”，国家“千人计划”专家宋永端如此预测机器人的未来。
宋永端的判断有据可依。他坦言：“如果将时间轴放大到整个人类文明，人类在从体力时代、物力时代、智力时代的三级递进中，需要倚赖工具实现平稳过渡，而机器人无疑是将人从繁重的物力劳动中解放出来的绝好工具，使人们能腾出更多精力从事更高智力需求的活动”。从这个理论出发，当前科技界对于机器人的追捧，实则是想奠定未来产业格局的“起跑线优势”，尽可能占领更多核心技术高地。在宋永端看来，我国虽然经济体量庞大，但在机器人产业发展上面临“先天不足、后天不利”的困境，仍处于竞争劣势，需要从多个维度找到突破口。近日，《千人》杂志记者近距离对话宋永端，以全球视角解读机器人产业的大趋势，并探讨我国机器人产业的突围之道。
大变革：机器换人是不可逆的发展趋势
《千人》：机器人作为新兴产业，在业内尚未有统一、明确的概念。您认为机器人该如何定义？
宋永端：在英文中，“机器人”被翻译成“robot”，实质是指一种智能化程度高的自动化机器(系统)，这反映出业界对于机器人功能实现层面的重视。相对而言，机器人是否一定要具备人的外形结构和特征，目前并不构成其定义的争论焦点。当然，从长远来看，未来机器人最理想的状态是实现功能和外观上与人类的高度相似。
从功能层面出发，我认为机器人可以定义为“人类制造出的一种具备接口编程能力并能在自动控制情况下完成任务的机电一体化数字装备”。具体来说，更注重模拟人类功能，机器人应当具备以下条件：有充当人类大脑的中央处理器，有充当人体心脏供能的系统，有充当肌肉/骨骼等运动机构的驱动装置，有充当眼、耳、鼻、皮肤等各种功能的传感器。由此，我们可以合理推测，未来自动化程度高的机器人，将具备强大的运算能力和存储能力，有判断、决策、学习、逻辑、推理以及和外界感知的能力，有相对平稳、平滑的快速响应能力。
《千人》：近年来，世界各国纷纷推进本国机器人产业的发展。目前全球机器人产业的大体竞争格局如何？各国积极争夺入口的原因是什么？
宋永端：从全球范围来看，机器人产业的竞争格局较为明晰，工业机器人和高端智能机器人这两大类别的优势区域已经形成。具体来看，欧洲和日本是全球普通工业机器人的主导地区。其中，瑞士的ABB、日本的FANUC和安川电机株式会社、德国的KUKA凭借其雄厚实力，占据了全球工业机器人领域80%的市场份额，被业界称为全球机器人的“四大家族”；美国则坚持走高端智能机器人路线，在特种机器人创新方面表现最为活跃，占据了全球特种机器人市场60%左右的市场份额。需要说明的是，美国特种机器人在医疗、服务、太空、军事等多个领域占有绝对优势，在众多研发成果不断问世的同时，也积极投入大规模的生产销售。
相较之下，我国机器人产业的发展情势不容乐观。虽然说我国已跃升为全球最大的机器人市场，但受困于核心零部件技术缺乏、本土自主产品稀缺，大批国外机器人龙头企业纷纷涌进。当下，一些跨国机器人公司的渗透已经不仅仅局限于传统的产品销售、技术服务层面，更倾向于开始在中国建立自己相应的生产基地，利用技术优势和上市公司合并、并购，跟我国本土机器人企业直接形成竞争。据不完全统计，目前我国机器人产业发展的应用基础和产业化研发体系尚未形成，要和这些国际龙头企业相抗衡，可能至少还需要5—10年发展时间。在这种情况下，尽快生产出符合本土化特征明显的机器人产品成为我国机器人产业发展的当务之急。
总体来看，无论是占据先发优势还是企图弯道超车，世界各国对于机器人产业发展的追捧趋势会越来越明显。作为一种多领域交叉技术的综合体，机器人在一定程度上体现了国家高科技发展水平的制高点。抢夺全球机器人产业发展的入口，一方面是希冀借助机器人新兴产业，找到与之关联产业的融合点，借此赢得本国相关产业在全球市场的占有率，提升经济竞争力；另一方面是为了主导机器人产业的研究方向，将前沿技术用于国民生产、国防建设中来，进一步提升国家的综合实力。
《千人》：除国家战略层面，机器人对于人类社会的变革可能性也广受关注。在您看来，机器人是否会引发第四次科技革命？未来机器人产业发展趋势会发生什么变化？
宋永端：在人类社会进程中，前三次科技革命分别以蒸汽技术、电气技术、电子信息技术为标志，推动了社会生产力和生产关系的巨大变革。在我看来，第四次科技革命将整合系统科学、自然科学、纳米技术、生命科学等前沿技术，以互联网、大数据、仿生、智能等为导向，形成可以独立辅助人类完成各种复杂操作的先进自动化装备或工具，生产力将得到前所未有的解放，人类思想境界也会迎来质的飞跃。
目前，全球正处在对第三次科技革命的总结和推广阶段，其实也被看作是第四次科技革命的前夜。在这个过渡期间，机器人作为高科技集大成者，或将加速新一轮科技革命的到来。畅想未来，机器人给人类社会带来的变革主要体现在三个方面：一是加速传统产业、先进制造业、高科技产业发展；二是加速产业转型，形成新的产业链，优化劳动服务市场；三是改变人类的生活模式，极大解放劳动力。
着眼于变革，通过互联网进行交互、通过云计算提供智能化水平，或将成为未来机器人产业的发展趋势。在此过程中，面向先进制造业的智能机器人和面向非制造业的特种机器人将成为两大重要方向。具体来看，面向先进制造业的智能机器人会向从电子信息产业、建筑采矿等领域延伸，不断适应工业4.0时代的需求；面向非制造业的特种机器人则会在军事、医疗、护理、太空探索、个人专业服务领域扮演非常重要的角色。尤其是随着相互学习、共享知识的云技术取得重大突破，小型家用辅助机器人会大幅度降低其生产成本，预计在20年内会形成超过百亿美元的新兴市场。值得注意的是，人口老龄化趋势加剧之下，残障服务机器人规模也会在未来20年间实现高速增长，在老年人、行动不便者等群体中具有巨大市场需求缺口。
《千人》：未来在人、机器人、自然环境三者共生的状态下，机器人应从功能上作出哪些改变？如何规避机器人替代原有劳动力后所引发的社会问题？
宋永端：未来机器人必须具备高灵巧度操作、安全独立供能、三维规划、自主导航、运动感知、人机交互等一系列功能，才可能使之在自然环境、人、机器人三者共存的状态下实现和谐平衡。但也必须承认，这是一种相对较高的境界，还需要很长的周期去实现。
当机器人大量普及后，原有的劳动力必然会被替换。在社会大众看来，这部分人的归属和利益似乎并不明朗。其实不然。
先来说明机器换人的必要性。机器人被开发利用以来，最大的吸引点在于它能够把人从繁重的、机械的、枯燥的、危险的工作中解放出来。举个例子，原来人工需要花费8小时的工作量，现在机器人可能只需1个小时就能解决问题，而且差错更少、生产效率更高。从更宽泛的角度说，工业化进程的本身就是一个机器化的过程。当机器人帮助人们完成很多低端、笨重、重复的工作后，人们才可能投入更多时间和精力从事学习、创新、研究、教育、交流等更先进的活动。从这个角度来看，机器为人类节省了很多时间。
再来阐述机器换人的合理性。无论是工业化程度较高的美国，还是处于工业化追赶期的中国，在机器换人的现实选择上都是利大于弊。对于美国而言，劳动力就业结构多集中在中高端，负责加工、组装环节的就业人数本来就少，使得人工劳动成本较高。大规模机器人介入之后，工厂的生产成本反而会大幅降低，甚至可以将多年来安放在国外的制造业迁移回国。此外，美国机器人产业全球领先，产品面向全球市场，对机器人产业的大规模投入，反而会刺激研发和生产领域就业人数的增多，进一步解决就业问题；对于中国而言，工业竞争优势主要来源于劳动力数量，而非高科技创新。在此前提下，推动机器人普及的同时，必然会在短期内对就业形成较大冲击。然而，伴随国内各种新工艺、新科技的运用，部分旧工种会被淘汰，但同时也会派生新的就业机会。按照价值链的倍增效应，一个高端制造业岗位通常可以带动三个以上的中低端领域的岗位。所以，不能简单看机器人取代人工所顶替的就业机会，被淘汰掉的劳动力会随着新兴产业链的形成而自动转移。例如：在信息化产业链生成之前，很难想象人类坐在家里就能在网上开店、购物。
最后补充一点，在大的时间轴里，人类从体力时代在转向物力时代，再转向智力时代，这也是人类文明不断升级的大趋势，这种进化是不可逆的。
看中国：产业孕育期突围的根本仍是技术
《千人》：我国机器人产业发展的总体情况怎样？目前所面临的机遇和挑战分别是什么？
宋永端：通常来说，机器人产业的发展要先后经历技术准备期、产业孕育期、产业形成期、产业发展期、智能化这五个阶段。目前，我国正处在第二个阶段即产业孕育期，呈现出的特点是：大家都想跃跃欲试，大干一场，但只有少数几个企业能在较长时间内得到长足发展。值得注意的是，美国和欧洲均已完成前四个阶段，正围绕机器人智能化展开激烈竞争。。
总体看来，当前我国机器人产业发展的外部环境是把“双刃剑”——机遇和挑战同在。先来看国际大环境：全球科技发展的速度正在加快，机器人的硬件设备、软件控制的生产规模甚至已经打破了摩尔定律。因此，在成为全球机器人第一市场后，中国机器人产业正处在非常特殊的时期——若不能抢抓机遇，所有的技术高地将被发达国家占领，今后将重蹈汽车、光伏产业的覆辙，永远处于技术跟随的落后境地。因此，大力发展相关产业研究，从政策、资金等多方面提供支撑变得尤为重要。
再来分析国内产业环境。优势在于中国具有较大的机器人市场空间，后发优势明显。目前本土机器人的系统集成环节主要由国内企业自主完成，由于与客户关系密切，能促使其开发出更适合中国人使用的机器人产品；劣势在于我国对于机器人进口采取“零关税”政策，使得外资机器人相关产品不断涌入。凭借外资机构在技术、规模、品牌方面的明显选择优势，国外机器人龙头企业吞食了我国机器人产业的大部分市场，尤其在高端机器人市场占有绝对比例的市场份额。相较之下，国内本土机器人企业在技术基础、转化利用、标准体系等多个环节上严重滞后，尚未形成具有市场影响力的自主品牌，在中低端市场同质化竞争加剧。
《千人》：我国机器人产业如何在现有基础上扬长补短？请给出您的建议。
宋永端：要找到突围路径，先要搞清楚形成中外差距的症结所在：中国工业化起步本来就晚，这是形成差距的先天原因；同时，由于高素质专业人才稀缺，自主创新能力(尤其是源创新方面)严重不足，由此引发产品质量未能达到国际标准、整体智能水平偏低、生产规模扩大缓慢等一系列问题，这是形成差距的后天因素。先天条件不足、后天积累不够的双重作用下，中外机器人产业发展的差距十分明显。
因此，追本溯源最根本的仍然是加强技术储备。之前有人提出“差异化发展”的概念，即把发达国家不愿意研究、尚未开始研究的小分类作为重点研究对象，希望借此完成弯道超车的愿景。这个看起来很美，但实施起来仍要倚靠强大的技术实力——发达国家已经意识到但仍停留在概念上的区域，极有可能是需要借助比现在更领先的技术才能实现。所以，从这个角度说，通过“差异化”发展实现弯道超车的捷径并不容易走通，实打实提升自身的创新能力和研发能力才是最关键的。短期来看，应该聚焦关键技术尤其是核心零部件技术的突破，因为这是我国机器人产业发展最大的制约点之一；长期来看，开展系统深入的基础研究尤为重要。一是要注重相对应的人才培养，组建一支完整可靠的技术队伍，形成长期可持续发展。二是根据现有成果、发展形势，进行前瞻性研究，抢占未来先发优势。
此外，最关键的是国家相关政策的扶持。一是培植多家具有国际竞争力的龙头企业，形成配套的产业集群，在产品规模、自主品牌、市场利用等多个维度上形成优势，使技术创新能力和国际竞争能力增强；二是推动示范工程，强化产业链的配套和企业的分工合作，加强完善总体标准体系，不断完善产业公共服务体系，要以人才、技术、实验条件等资源，来建立和完善创新能力强、能为产业提供强有力支撑的研发、设计、建设、认证等公共服务平台；三是大力加强和国际方面的合作交流。引导国内企业和国际方面的合作，提升自主品牌的质量和可靠性。
《千人》：作为全球机器人产业的领军国家，美国经验能否给中国机器人产业发展带来启发？借鉴的核心点是什么？
宋永端：作为全球机器人的发源地，美国的发展思路是将机器人相关的核心技术优先实现产业化。一直以来，美国机器人技术在国际上处于领先地位，技术的全面性、先进性、实用性都遥遥领先。就目前来看，美国机器人产业的布局特征比较明显：一是注重机器人的军事、航天产业为背景的开发，在系统集成领域里医疗机器人和国防军用机器人具有相当大的领先优势；二是围绕制造业发展，已启动了高端制造计划，重点攻克工业机器人的强实用性和可重构装配，希望能解决类似人类灵巧操作的模型集成和工艺链的设计、自主导航智能感知、机器人和人的共事等本质性问题。
整体来说，国内机器人企业至少落后美国二十年以上，甚至有些关键部件的研发差距达到五十年。比如说，扮演机器人大脑角色的处理器，是机器人智能化的条件和保证，据我所知目前尚未有中国本土企业成功研发；包括传感器器件、减速器、电机在内的高精度零部件依然依靠进口。多种因素交织作用，我国家机器人成本居高不下，极易阻碍国内机器人产业成熟和国际竞争力形成。
虽然差距巨大，但中国机器人产业发展仍能从美国经验中吸取养分。一是借鉴美国生产经营模式。美国在发展机器人产业过程中，亮点在于系统集成、采购与成套设计相结合，机器人终端用户购买本体后自行按自身要求集成制作成流水线，国内几乎不生产普通工业机器人，企业有相关需求时通过进口实现“交钥匙”的工程。目前，机器人本体在中国还未实现大规模的国产化，我们可以借鉴美国在系统集成方面的行业经验，采用“美国模式”快速生产，提高生产效率。如此一来，也容易引发系统集成企业的资金压力，导致规模扩张受到限制。因此，也需要适当融合日本模式(分工细化)、部分采用欧洲模式(集成商和本体商合二为一)。
二是推动产学研相结合。高校具有前瞻性的研究、成果及技术，应当通过企业模式实现产品化。以美国硅谷为代表，斯坦福大学等大批高校聚集，一旦有新的发明或成果，第一时间落地成一个专门的研究机构或公司，为技术创新、产品孵化提供先决条件。在此基础上，再通过企业形式落地尽快实现产业化，在市场竞争中发展壮大。反看我国，科研院所和企业之间结合得并不理想，发展不平衡的案例比比皆是——高校科研院所的成果出来后，摆在实验室没有利用，或者不符合社会需求点无法利用；企业没有研发实力做自主品牌，只能仿制别人的东西，创新速度、档次都不高。就我国机器人产业单个来看，现在也有一些积极的尝试，例如：哈尔滨工业大学、上海交通大学、北京航天航空大学、南开大学等高校，都在探索高校科研院所和企业相结合上表现亮眼，并有自主研发的新成果问世。
《千人》：您对未来我国机器人产业发展的展望和寄语。
宋永端：机器人的出现及应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的必然。它将以不可逆转的趋势继续朝着更深层次的“演变”，其应用领域和应用前景也更加广泛。中国机器人市场已成为全球竞夺焦点，大力发展中国机器人产业势在必行。应立足科技创新，自主研发，同时注重借鉴国外先进技术，有计划分步有序推进机器人产业发展，把国产化零部件作为国产机器人发展的基础，加强前瞻性研究，抢占未来先发优势。
宋永端，国家“千人计划”首批入选者，现任重庆大学自动化学院院长。2012年著有《移动机器人及其自动化技术》一书。
http://weixin.100md.com
返回 千人智库 返回首页 返回百拇医药