在2021年特斯拉的首個(gè)AI Day活動(dòng)上，馬斯克（Elon Musk）首次公開他關(guān)于人形機(jī)器人（Humanoid Robort）Tesla Bot的構(gòu)想時(shí)，很多人也許認(rèn)為這只是個(gè)玩笑——他讓一位舞者扮成機(jī)器人在臺(tái)上跳舞，并表示這將是2022年特斯拉最重要的產(chǎn)品。

一年后的第二個(gè)特斯拉AI Day，特斯拉的雙足類人機(jī)器人 Optimus（擎天柱）的原型機(jī)正式登場(chǎng)。 “擎天柱”首度自主登臺(tái)向人群揮手，特斯拉還現(xiàn)場(chǎng)展示了其搬運(yùn)箱子、為植物澆水在汽車工廠中移動(dòng)金屬棒的視頻。

圖源：特斯拉官網(wǎng)

馬斯克強(qiáng)調(diào)，擎天柱是第一個(gè)沒有外部穩(wěn)定輔助、沒有遙控、沒有外帶電源，完全靠AI算法、自身電池電控，以及高集成的電驅(qū)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的人形機(jī)器人。

這些年來，“工程師”馬斯克種草了很多“技術(shù)單品”——從電動(dòng)汽車、自動(dòng)駕駛到腦機(jī)接口，從地球到火星……而過去一兩年來，他則力推人形機(jī)器人。馬斯克想讓人形機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上工作。

作為當(dāng)前全球自動(dòng)化程度最高的行業(yè)，汽車工廠內(nèi)的自動(dòng)化進(jìn)程早在半個(gè)世紀(jì)前就開始了，而特斯拉的汽車生產(chǎn)線是目前全世界最先進(jìn)、自動(dòng)化程度最高的。不過一直以來，汽車的生產(chǎn)車間里，往往都是一個(gè)個(gè)龐大笨重的大型工業(yè)機(jī)器人，并且為了保障安全，這些機(jī)器人與人類員工相互隔離。至今尚無人形機(jī)器人應(yīng)用在汽車工廠里。

目前人類正處在一個(gè)由信息時(shí)代向人工智能時(shí)代進(jìn)階的過渡期，如果說智能手機(jī)的消費(fèi)普及加速了信息時(shí)代的黃金發(fā)展，那么下一個(gè)引領(lǐng)人類從信息時(shí)代進(jìn)階到智能時(shí)代的科技硬件賽道或者現(xiàn)象級(jí)別大品類將會(huì)是什么？

人形機(jī)器人會(huì)是其中之一嗎？

“擎天柱”背后的AI黑科技

特斯拉團(tuán)隊(duì)表示，擎天柱的設(shè)計(jì)基于人體，希望其行為方式和人的行為盡可能接近。

根據(jù)公布的參數(shù)，“擎天柱”身高172CM，體重57公斤，行動(dòng)速度最高可達(dá)5.8英里每小時(shí)（約合9.33公里/小時(shí)），最多可提45磅重（約合20.41Kg）的物品。馬斯克稱這是他們 2022 年最重要的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，甚至可能比汽車業(yè)務(wù)更重要。而按照馬斯克的說法，具備智能駕駛功能的汽車正像是一種“有輪子的半智能機(jī)器人”。

據(jù)介紹，特斯拉最先進(jìn)的 AI 技術(shù)運(yùn)用其中，擎天柱的頭部配備了與特斯拉汽車相同的智能駕駛攝像頭，算力支持由其FSD（Full Self-driving，自動(dòng)駕駛）芯片提供，與汽車共用 AI 系統(tǒng)，利用Dojo超級(jí)計(jì)算機(jī)的訓(xùn)練機(jī)制去提升機(jī)器人的功能。

Dojo圖源：特斯拉官網(wǎng)

特斯拉在AI日上表示，計(jì)劃2023年之前在美國(guó)加州的PaloAlto建造第一臺(tái)Dojo ExaPod——利用特斯拉自研計(jì)算芯片D1打造的超級(jí)計(jì)算機(jī)集群。據(jù)介紹，Dojo由D1芯片集成，25塊D1集成為一個(gè)計(jì)算模塊。一個(gè)計(jì)算模塊，相當(dāng)于6個(gè)通用GPU的性能，而成本和能耗僅相當(dāng)于1個(gè)GPU。據(jù)此前公開報(bào)道，D1芯片由臺(tái)積電代工，采用7nm工藝，擁有500億個(gè)晶體管。特斯拉稱，Dojo ExaPod預(yù)計(jì)將成為世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一，將大幅提升計(jì)算效率，可望將花費(fèi)數(shù)月的工作縮減至一周。

此外，還有一些汽車的技術(shù)也運(yùn)用到了擎天柱上，例如電池組、冷卻系統(tǒng)等，還使用與汽車測(cè)試類似的技術(shù)來進(jìn)行擎天柱的運(yùn)動(dòng)和對(duì)外部碰撞的模擬。

特斯拉還展示了“擎天柱”人形機(jī)器人研發(fā)過程的不同版本，包括準(zhǔn)備投產(chǎn)的擎天柱機(jī)器人版本——包含一個(gè)2.3千瓦時(shí)的電池組，在特斯拉SoC上運(yùn)行并支持Wi-Fi和LTE連接。馬斯克表示，他們的目標(biāo)是“盡快制造出對(duì)人類有用的人形機(jī)器人”，工程師正在努力降低擎天柱機(jī)器人的功耗和零件數(shù)量。馬斯克還透露，擎天柱未來的產(chǎn)量可以達(dá)到數(shù)百萬臺(tái)，預(yù)計(jì)價(jià)格不到2萬美元（約合人民幣14.23萬元），比汽車便宜。

入局人形機(jī)器人背后：曾深陷“自動(dòng)化陷阱”

馬斯克萌生入局人形機(jī)器人領(lǐng)域的念頭或許要追溯到2018年。當(dāng)時(shí)特斯拉的新款電動(dòng)車Model 3銷售火爆，但是特斯拉工廠卻因?yàn)檫^度自動(dòng)化而深陷“產(chǎn)能地獄”。

眾所周知，生產(chǎn)一輛汽車，需要經(jīng)過沖壓、焊接、噴漆、總裝以及質(zhì)檢等一系列環(huán)節(jié)。其中，整個(gè)汽車行在前三個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化程度都較高，而在總裝和質(zhì)檢環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)汽車廠商一般采取人工操作。馬斯克則想在后面兩個(gè)環(huán)節(jié)也用機(jī)器人替代人工，他希望打造一座全線自動(dòng)化的工廠。但實(shí)際情況卻事與愿違，在總裝和質(zhì)檢環(huán)節(jié)，相比人工的靈活性，機(jī)器的執(zhí)行性和準(zhǔn)確性很難把控，就連最簡(jiǎn)單的擰緊螺絲動(dòng)作，機(jī)器人的工作效率也遠(yuǎn)低于人類。

馬斯克2018年在接受CBS的一次采訪中承認(rèn)，“特斯拉過度自動(dòng)化是個(gè)錯(cuò)誤，人類被低估了。”他舉了個(gè)例子，他們?cè)噲D用一種“絨毛機(jī)器人”來將絨毛材質(zhì)的玻璃纖維墊放到Model 3電池組頂部進(jìn)行粘合。這對(duì)于普通人來說操作起來不在話下，但機(jī)器總是問題百出，或是沒能拾起墊子，或是把墊子放錯(cuò)位置，導(dǎo)致這條生產(chǎn)線常常崩潰。

也許，正是從那個(gè)時(shí)候，馬斯克萌生了要讓機(jī)器人像人類一樣完成特定任務(wù)的想法。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在他看來，自然是通過人工智能（AI）技術(shù)。據(jù)悉，特斯拉得克薩斯州工廠甚至已經(jīng)制定雄心勃勃的計(jì)劃，準(zhǔn)備在工廠中部署數(shù)千臺(tái)“擎天柱”人形機(jī)器人。該公司還計(jì)劃最終將機(jī)器人部署到全球各地的特斯拉工廠，規(guī)模將達(dá)數(shù)百萬臺(tái)。

如今，汽車行業(yè)不僅涉及重復(fù)、快速、大批量的生產(chǎn)，汽車消費(fèi)者轉(zhuǎn)而期望定制化產(chǎn)品。對(duì)于已經(jīng)高度自動(dòng)化的汽車生產(chǎn)工廠來說，如何進(jìn)一步提升的智能化水平的方向，或許就是一條更靈活、更柔性的生產(chǎn)線。那么人形機(jī)器人未來或許有望在工廠里大展身手，成為智能制造應(yīng)用中的重要一環(huán)。

而在全球自動(dòng)化程度最高的汽車生產(chǎn)線上，巨大的重型工業(yè)機(jī)器人往往是車間內(nèi)的主角，至今為止，尚未有人形機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線上工作的案例。而在復(fù)雜的離散型場(chǎng)景中，人們需要機(jī)器人替代人工完成更精確、更繁瑣的重復(fù)性勞動(dòng)，安全的人機(jī)協(xié)作成為必然趨勢(shì)。

從工業(yè)3.0的全面自動(dòng)化，工業(yè)4.0的智能制造，再到未來的工業(yè)5.0時(shí)代，重新引入人性化元素將是未來生產(chǎn)車間革命的重要方向之一。這基于一個(gè)重要的認(rèn)知轉(zhuǎn)變——機(jī)器人和人類必須作為合作者而不是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。一個(gè)顯性的標(biāo)志將是，工廠里不再只是被固定在安全圍欄內(nèi)的巨大笨重的機(jī)器人，而是有更多可以靈活自主活動(dòng)的智能機(jī)器人穿梭在生產(chǎn)線上。

機(jī)器人“成長(zhǎng)”史

人類一直夢(mèng)想著由機(jī)器人來代替完成那些枯燥、瑣碎以及危險(xiǎn)的工作，把人力從繁重的勞動(dòng)中解放出來。

根據(jù)美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)的定義，機(jī)器人是一種可編程和多功能的操作機(jī)，或是為了執(zhí)行不同任務(wù)而具可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。按照我國(guó)2021年6月1日實(shí)施的《機(jī)器人分類》，機(jī)器人可被分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人兩大類，工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境用于制造目的，而服務(wù)機(jī)器人更重視與人類的交互。其中，人形機(jī)器人是服務(wù)機(jī)器人的最高級(jí)形態(tài)，可被廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)的眾多場(chǎng)景。

人形機(jī)器人發(fā)展歷史可以追溯到15 世紀(jì)末達(dá)·芬奇所繪制的一份古老“類人機(jī)器人設(shè)計(jì)草圖”——一個(gè)靠風(fēng)能和水力驅(qū)動(dòng)的“機(jī)器武士”——這或許是人類幻想研制“人形機(jī)器人”的起點(diǎn)。

但人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化之路異常漫長(zhǎng)。 1927 年，美國(guó)西屋公司制造出了世界上第一臺(tái)人形機(jī)器人“Televox”，它雖不能走動(dòng)，但能夠抬起接收器以接聽電話，并根據(jù)接收到的信號(hào)通過操作開關(guān)來控制簡(jiǎn)單的流程，還能回答一些問題。隨后西屋公司在 1937 年又在此基礎(chǔ)上制造出“摩托人 Elektro”——被認(rèn)為是真正的第一個(gè)類人機(jī)器人。Elektro 身高 210 厘米，體重超過 120 公斤，能夠執(zhí)行 26 種不同的日常活動(dòng)，包括醒來、交談、計(jì)數(shù)和吸煙。

而人形機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)和應(yīng)用上的飛躍，還是在進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著人工智能、傳感器等技術(shù)的進(jìn)一步突破，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也進(jìn)入智能化研發(fā)的加速期，涌現(xiàn)了一批頗具代表性的智能化人形機(jī)器人產(chǎn)品，比如日本本田公司推出的能夠跳躍的人形機(jī)器人 ASIMO ，軟銀的兒童教學(xué)的機(jī)器人 Nao以及陪伴型機(jī)器人Pepper，英國(guó)Engineered Arts的Ameca，以及波士頓動(dòng)力主打探索運(yùn)動(dòng)控制的人形機(jī)器人Atlas等一系列代表性產(chǎn)品。但在大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面，至今尚無特別好的落地案例。

相比之下，第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人雖然在上世紀(jì)50年代才出現(xiàn)，但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程則相對(duì)快得多。1959年，美國(guó)發(fā)明家喬治·德沃爾（George Devol）和物理學(xué)家約瑟·英格柏格（Joe Engelberger）創(chuàng)造了世界上第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人，命名為Unimate（尤尼梅特），意為“萬能自動(dòng)”。這個(gè)重達(dá)2噸，由磁鼓上的一個(gè)程序來控制機(jī)器人，由液壓裝置驅(qū)動(dòng)，精確率達(dá)1/10000英寸。1961 年，Unimate 被安裝在通用電機(jī)裝配線上，其成為當(dāng)今仍在裝配線中使用的許多工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)。

但是作為人類機(jī)器人夢(mèng)的終極目標(biāo)，以及未來有望成為人工智能領(lǐng)域的終極形態(tài)，各大科技公司對(duì)于這種模仿人的形態(tài)和行為而設(shè)計(jì)制造的機(jī)器人的研究和實(shí)踐一直沒有停止。