扬沙悲歌日,李强总理向十四届全国人大三次会议作政府工作报告,明确提出要培育具身智能等未来产业。具身智能,通过将智能系统与物理实体紧密结合,赋予机器感知、学习和与环境动态交互的能力,从而极大地拓展了人工智能的应用领域。这有助于提升生产效率、推动技术创新和产业升级,为解决劳动力短缺和社会老龄化等问题提供新途径,成为推动新质生产力发展的关键力量。我国通过发挥政策与市场优势,补足技术短板,有望在具身智能领域实现“换道超车”,成为全球智能经济的重要引领者。对具身智能的认知和理解,对于促进发展新质生产力具有重大意义。为此,作者特将对具身智能的一些认知习得和理解分享给大家,以示互相交流。(全文6000字,阅读约需8分钟)
具身智能(Embodied Intelligence)是人工智能与机器人学交叉的前沿领域。具身智能,即“具身+智能”,是一种基于物理身体进行感知和行动的智能系统。其基本原理是:通过将机器学习算法适配至物理实体,使智能体能够与物理世界产生交互,并在交互中主动探索世界、认识世界、改变世界。简而言之,它让AI不再局限于虚拟世界的数据处理和决策,而是能够像人类一样在现实世界中感知、学习和行动。具身智能的实体形态多为各种不同形态的机器人,如家用服务机器人、工业机械臂、自动驾驶汽车等。
-物理身体与环境交互:具身智能强调智能体通过其物理身体与环境的互动来实现智能。智能体通过感知环境、理解任务,并做出相应行动,这种交互是智能产生的基础。
-第一人称视角感知与学习:具身智能体以“第一人称”视角去感知和理解世界,通过拟人化的思维路径进行学习。这种学习方式使智能体能够像人类一样,从实践中不断学习和适应环境。
-智能增长与反馈循环:具身智能体在与环境的交互过程中,通过感知、决策、行动和反馈的循环,实现智能的不断增长。这种智能增长是动态的、持续的,使智能体能够不断适应新环境和新任务。
-本体:即硬件载体,是具身智能的物理基础。本体可以是各种形态的机器人,如人形机器人、四足机器人、轮式机器人等,也可以是自动驾驶汽车等其他物理实体。本体具备环境感知、运动和操作执行等能力,是连接数字世界和物理世界的载体。
-智能:即大模型、语音、图像、控制、导航等算法,是具身智能的核心。智能算法使本体能够主动进行感知、理解、推理、决策和行动等任务。随着大模型等技术的快速发展,具身智能体的智能程度不断提高,能够更好地适应和应对复杂的情境和任务。
-环境:即本体所交互的物理世界,是具身智能不可或缺的一部分。具身智能体通过与环境的交互来获取信息、理解任务、做出决策并实现行动。不同环境下的会有不同形态的硬件本体以适应环境,本体、智能、环境的高度耦合才是高级智能的基础。
-物理存在与感知能力:具身智能的核心在于其物理身体,这是它与环境进行交互的基础。通过内置的多种传感器,如摄像头、雷达、触觉传感器等,具身智能体能够实时捕捉并处理来自周围环境的信息,包括视觉、声音、触觉等。
-动态学习与适应性:具身智能体通过与环境的交互不断学习和进化。它能够根据环境的变化实时调整自己的行动策略,从而实现更为高效和精准的任务执行。此外,具身智能体还具备对未知环境的快速学习和适应能力。
-自主决策与行动能力:具身智能体能够根据感知到的信息做出合理的决策,并驱动身体执行相应的动作。这种自主决策和行动能力使得具身智能体能够在没有人类干预的情况下完成任务。
-从智能体的形态来看,具身智能可以包括各种形态的机器人,如人形机器人、宠物机器人、自动驾驶系统等。其中,人形机器人因其具备人类的外形特征和行动能力,兼具智慧化和可交互性等特点,被视为具身智能体的一种重要形态。此外,宠物机器人能够在家庭中行驶并与人简单交互,而自动驾驶系统则是具身智能在交通领域的重要应用。
-从具身智能的功能和应用场景来看,可以进一步细分。例如,在医疗领域,具身智能机器人可以分为劳务类、知识类和技术类。劳务类机器人主要用于挂号、收款、物流等岗位;知识类机器人则用于自诊、导诊、辅助诊断等场景;技术类机器人则主要用于针灸、按摩、手术模拟等高精度操作环节。
-从技术实现的角度来看,具身智能涉及具身感知、交互、智能体和仿真等四大板块,具体技术包括:LLM(大语言模型)、视觉多模态模型(VLM)、深度强化学习(Deep Reinforcement Learning)、模仿学习(Imitation Learning)等。这些技术为具身智能提供了强大的感知、交互和规划能力。
-根据具身智能的发展阶段和研究方向,还可以将其细分为具身大模型(机器人“大脑”)和机器人整机(本体+小脑)等。其中,大脑负责推理、规划、决策、感知等高级认知功能,而小脑则负责运动控制和协调等低级运动功能。
具身智能不仅极大地拓展了人工智能的应用范围,还深刻影响了人类的生产和生活方式。
-工业制造。在工业制造领域,具身智能机器人已经成为提升生产效率和质量的关键力量。它们可以协助工人完成焊接、组装、搬运等繁重且危险的工作,不仅提高了工作效率,还降低了工伤事故的风险。具身智能机器人还能够通过感知环境变化自主调整工作策略,实现智能化生产和柔性制造。例如,在大型物流仓库中,具身智能机器人能够在复杂的货架布局间自主导航,高效地完成货物分拣和运输任务。
-农业。在农业领域,具身智能机器人通过传感器和算法对农田进行实时监测,根据土壤湿度、作物生长情况等数据分析,智能调整作业参数,如灌溉、施肥等,从而提高农业生产效率。它们还能及时发现病虫害问题,并采取相应的防治措施,保障农业的生产安全。
-医疗。在医疗领域,具身智能机器人的应用极大地提高了医疗服务的质量和效率。例如,手术机器人结合了AI技术和精密机械设计,能够辅助或部分替代外科医生完成复杂且精细的手术操作,提高手术成功率。此外,具身智能机器人还可以用于患者康复、健康监测等方面。例如,康复机器人可以根据患者的身体状况和康复进度,制定个性化的康复训练方案;健康监测机器人则能够实时监测患者的生理指标,及时发现异常情况并采取措施。
-教育。在教育领域,具身智能技术可以模拟各种真实场景,为学生提供更加生动、直观的学习体验。例如,在医学教育中,具身智能机器人可以模拟人体结构,帮助学生更好地理解医学知识;在工程教育中,具身智能机器人可以模拟复杂的机械结构,帮助学生掌握实践技能。这种技术融合的优势为教育领域带来了更多的可能性,使得教学和学习过程更加高效、灵活和个性化。
-娱乐。在娱乐领域,具身智能技术也发挥着重要作用。例如,互动全息技术可以让人们看到虚拟角色成为可互动的对象;名人模仿技术可以模仿名人的声音和形象,为人们带来更加真实的娱乐体验。此外,具身智能技术还可以应用于虚拟现实、动画电影等领域,为人们提供更加沉浸式的娱乐体验。
-智慧城市。在智慧城市建设中,具身智能技术也发挥着重要作用。例如,智能安防机器人可以自主巡逻、监控公共场所的安全情况;智能交通系统可以实时感知交通流量、优化交通信号控制等。这些应用不仅提高了城市管理的效率和质量,还为居民提供了更加便捷、舒适的生活环境。
具身智能的产业链与产业集群是人工智能与机器人技术深度融合的产物,它们共同推动着具身智能技术的创新与应用。
-上游环节。即原材料和零部件供应:这是具身智能产业链的基础。原材料包括金属、塑料、电子元件等,用于制造机器人的外壳、内部结构等部件。零部件则包括传感器、电机、减速器、控制器等关键部件,这些部件的性能直接影响机器人的感知、运动和智能水平。
-中游环节。即本体制造与系统集成:这是具身智能产业链的核心。本体制造涉及机器人的结构设计、加工制造、组装调试等过程,需要综合运用机械、电子、材料等多学科知识。系统集成则是将各种零部件和子系统组合成一个完整的机器人系统,实现感知、决策、执行等功能。
-下游环节。即应用领域:这是具身智能产业链的终端。具身智能机器人在工业制造、医疗、服务、教育、娱乐等多个领域都有广泛的应用。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,具身智能的应用领域还将继续扩大。
中国是全球具身智能技术的重要研发和应用市场之一。近年来,随着政府对人工智能和机器人技术的重视和支持,中国具身智能产业集群逐渐形成。例如,北京、上海、浙江、广东等地已经成为中国具身智能产业的重要集聚区,吸引了众多国内外知名企业和科研机构入驻。例如,北京市作为全国人工智能创新策源地,已将具身智能确立为新一代人工智能发展的核心方向。2025年2月28日,北京市科学技术委员会等三部门印发了《北京具身智能科技创新与产业培育行动计划(2025-2027年)》,旨在加快实现具身智能科技创新和产业创新深度融合,培育人工智能发展新赛道。根据该计划,北京将利用三年时间,力争突破百余项关键技术,推动万台具身机器人规模落地,培育千亿级产业集群。同时,北京还将建设不少于两个具身智能特色产业聚集区,形成“一南一北”具身智能特色产业发展高地。目前,北京市已经储备了一批高水平研究团队和初创企业,形成了先发优势。例如,海淀区作为北京市人工智能产业的重要支柱,已经形成了以“大脑、小脑、本体”为核心的具身智能全产业链条。中关村科学城管委会还支持成立了北京唯实具身智能研究院,构建能够实现“本体—控制—智能”系统自主设计和快速迭代的具身智能“大工厂”。
国外具身智能产业集群也呈现出蓬勃发展的态势。例如,美国硅谷是全球人工智能和机器人技术的重要研发中心之一,汇聚了众多科技巨头和创新型企业。此外,欧洲、日本等地也在积极推动具身智能技术的发展和应用。
随着人工智能技术的飞速发展,具身智能作为连接虚拟与现实的桥梁,其重要性日益凸显。各国政府、科研机构和企业纷纷加大投入,推动具身智能技术的研发和应用。目前国际竞争态势呈现以下特点:
-竞争白热化:具身智能涉及感知、决策、执行等多个环节,技术门槛高,竞争异常激烈。各国纷纷加大研发投入,力求在关键技术上取得突破。
-应用场景不断拓展:具身智能的应用场景日益丰富,从工业制造到医疗健康,从服务领域到教育娱乐,具身智能正在深刻改变人类的生产和生活方式。各国都在积极探索具身智能的潜在应用场景,力求实现商业化落地。
-国际合作与竞争并存:在具身智能领域,国际合作与竞争并存。各国企业、科研机构和高校之间既存在合作关系,也存在竞争关系。通过国际合作,可以共享资源、交流经验、共同推动技术进步;通过竞争,可以激发创新活力、提升产业竞争力。
-政策支持力度大:中国政府高度重视人工智能和机器人技术的发展,出台了一系列政策措施,推动具身智能技术的研发和应用。例如,发布了《北京具身智能科技创新与产业培育行动计划(2025-2027年)》,为具身智能产业的发展提供了有力支持。
-产业链完整:中国拥有完整的机器人产业链,从原材料供应、零部件制造到本体制造、系统集成,各个环节都有较强的实力。这为具身智能技术的发展提供了坚实的基础。
-应用场景丰富:中国拥有庞大的市场和丰富的应用场景,为具身智能技术的商业化落地提供了广阔的空间。例如,在工业制造、医疗健康、服务领域等方面,中国都有大量的需求和应用场景。
-人才储备充足:中国在人工智能和机器人技术领域拥有丰富的人才储备,包括科研人员、工程师、技术人才等。这为具身智能技术的研发和应用提供了有力的人才保障。
-创新能力突出:中国在具身智能领域展现出了突出的创新能力。例如,在机器人本体制造、多模态感知、自主决策等方面,中国都取得了显著的研究成果和应用成果。
具身智能,作为人工智能与机器人技术深度融合的产物,正逐渐成为推动社会进步和产业升级的重要力量。据相关预测,随着技术的不断突破和政策的持续推动,具身智能将在未来几年内迅速崛起。预计在未来5到10年内,具身智能技术将在工业制造、养老服务、家庭服务等领域实现大规模商业化落地。工业场景因其结构化特点将率先应用,而服务场景的拓展则需要更高的技术泛化能力。到2027年,中国具身智能市场规模有望达到6328.2亿元,复合年增长率保持较高水平。随着技术的成熟和成本的降低,具身智能产品将逐渐普及,进入更多家庭和企业的日常生产和生活中。长远来看,到2030年,中国机器人产业规模预计将达4000亿元,其中人形机器人市场规模或突破800亿元。届时,具身智能将成为人们日常生活和工业生产中不可或缺的一部分,为人们提供更加高效、便捷、智能的服务。可以预见,具身智能将在不久的将来深刻改变我们的生产和生活方式。面对具身智能的广阔发展前景,中国正在采取强有效的措施推动其发展和应用。
-加强政策支持:政府应出台更多支持具身智能技术发展的政策措施,包括财政补贴、税收优惠、人才引进等。同时,应加强对具身智能技术的监管和引导,确保其健康有序发展。
-加大研发投入:企业和科研机构应加大对具身智能技术的研发投入,推动技术创新和产业升级。特别是在多模态感知、自主决策、智能执行等关键技术上,应取得更多突破。
-拓展应用场景:应积极拓展具身智能技术的应用场景,推动其在工业制造、医疗健康、服务领域、科研教育等方面的应用。通过示范项目和试点应用,积累经验和案例,为具身智能技术的商业化落地提供有力支持。
-加强人才培养:应加强对具身智能技术人才的培养和引进工作。通过高校教育、职业培训等方式,培养更多具备跨学科知识和实践能力的专业人才。同时,应吸引海外高层次人才回国创业和工作,为具身智能技术的发展提供有力的人才保障。
-推动国际合作:应积极推动与国际先进国家和地区的合作与交流工作。通过参与国际学术会议、技术展览等活动,了解国际最新动态和技术趋势。同时,应加强与国外企业、科研机构和高校的合作与交流工作,共同推动具身智能技术的发展和应用。
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