1996年,在北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),成立了國內(nèi)第一家專業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機器人的合資企業(yè),結(jié)束了中國沒有規(guī)模化工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)的歷史。30年后,第二屆北京亦莊人形機器人半程馬拉松如約鳴槍,從“會動”的機器手臂到“會跑”的人形機器人,亦莊21.0975公里的城市賽道,不僅見證了中國制造30年的發(fā)展之路,還在更大時空上連接著人類的過去和未來。
直立、長跑:塑造今天的人類
幾百萬年前,我們的祖先剛剛挺直腰桿、邁開雙腿,直立行走解放了雙手,使人類能夠制造和使用復雜工具,進而促進了大腦容量的增長。同時,直立行走還為人類解鎖了一項戰(zhàn)勝其它動物的超能力——長距離耐力奔跑。
在短跑賽道上,人類不值一提。獵豹的短跑時速可達110公里,羚羊能跑到80公里,而人類百米世界紀錄僅相當于37.6公里/小時。但在長跑領域,人類是當之無愧的“耐力之王”。
為了長跑,人類“退化”了保暖的體毛,擁有動物界最完善的散熱系統(tǒng)——全身遍布200-400萬個汗腺。人類的足弓像彈簧一樣儲存和釋放能量,粗壯的跟腱能承受數(shù)倍于體重的沖擊力,發(fā)達的臀部肌肉提供穩(wěn)定的推進力。這些經(jīng)過數(shù)百萬年自然選擇打磨的結(jié)構(gòu),讓人類成為靠耐力生存的頂級獵人——持續(xù)數(shù)小時的追逐,足以讓羚羊、斑馬等短跑健將精疲力竭后被捕殺。而馬拉松這項運動,本質(zhì)上是對人類這一古老生存技能的紀念與傳承。
機器人:為什么要長成人形?
在機器人發(fā)展初期,“功能優(yōu)先”的設計理念占據(jù)主導:工廠機械臂不需要腿,倉儲機器人用輪子更高效,掃地機器人做成圓盤形最實用。但隨著通用人工智能時代的到來,人形機器人正成為全球科技巨頭競相追逐的終極目標。
答案其實很簡單:我們的世界是為人類量身打造的。從樓梯、門把手到電梯按鈕,從桌椅板凳到汽車方向盤,觸手所及的工具和空間都按照人類的身體結(jié)構(gòu)和行為方式設計。人形機器人可以無縫融入人類社會。
從技術(shù)角度,人形結(jié)構(gòu)已經(jīng)是運動能力的集大成者,經(jīng)過數(shù)百萬年的進化優(yōu)化,能夠完成行走、奔跑、跳躍、攀爬、抓取、投擲等各種復雜動作。把機器人做成人形,可以直接利用海量的人類行為數(shù)據(jù),對機器人進行訓練。如果做一個其他的專有機器人,要獲得海量數(shù)據(jù)反而更困難。
同時,人形機器人更容易被人類情感所接受和信任,這對于未來人機協(xié)作至關重要。換句話說,機器人跑起來,更像人類的伙伴。
半程馬拉松:機器人技術(shù)的“終極壓力測試”
如果說圖靈測試是檢驗機器人智能的黃金標準,那么馬拉松可以說是檢驗機器人綜合運動能力的終極挑戰(zhàn),遠超實驗室里的簡單行走和短距離奔跑。
首先考驗機器人的能量管理技術(shù)。21公里的持續(xù)奔跑需要穩(wěn)定高效的能源供應,這對電池能量密度、電機效率和能量分配算法提出了近乎苛刻的要求。如何在減輕重量的同時保證續(xù)航,如何根據(jù)路況實時調(diào)整能量輸出,是每個參賽團隊必須攻克的難題。
其次考驗機器人的運動控制能力。人類習以為常的跑步其實是個復雜的動態(tài)平衡過程,涉及全身200多塊肌肉的協(xié)調(diào)運動和持續(xù)高速的姿態(tài)調(diào)整。機器人需要模擬人類自然的步態(tài),精確控制每個關節(jié)的角度、速度和力度。
再次考驗機器人的環(huán)境感知與自主決策能力。戶外馬拉松賽道充滿不確定性:路面的微小起伏、突然出現(xiàn)的障礙物、其他參賽者的干擾,都需要機器人及時做出反應并調(diào)整策略。
最后考驗機器人系統(tǒng)的可靠性。在長達數(shù)小時的高強度運行中,任何一個零部件的微小故障都可能導致機器人摔倒退賽。這要求機器人的機械結(jié)構(gòu)、電子系統(tǒng)和軟件算法都必須達到工業(yè)級的穩(wěn)定性。
人類與機器人:并肩跑向未來
始于直立行走的人類,用奔跑征服了世界,今天又創(chuàng)造了機器人,讓它們也學會奔跑。這正是人類文明的獨特傳承。
在北京創(chuàng)新性地舉辦全球首個人形機器人半程馬拉松賽事,這具有超越體育競技本身的深遠意義,不僅是中國機器人技術(shù)實力的一次集中展示,也是全球進入人工智能時代的標志性事件。
作為中國的科技創(chuàng)新中心,北京擁有頂尖科研機構(gòu)和科技企業(yè),形成了完整的機器人產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新生態(tài)。在“三城一區(qū)”之一的亦莊舉辦這場盛會,能夠最大限度地整合資源,加速機器人產(chǎn)業(yè)的突破;能夠吸引來自世界各地的頂尖團隊參賽,打造全球機器人技術(shù)交流平臺;能夠進一步激發(fā)公眾尤其是青少年對科學技術(shù)的興趣,為中國培養(yǎng)下一代科技人才播下種子。
作為有著3000多年建城史的歷史文化名城,人形機器人在路上奔跑的風景,讓古老與現(xiàn)代、人文與科技實現(xiàn)了完美交融。在“人機共跑”的歡呼聲中,越來越像人的機器人走進了我們的日常生活,一個新的時代已經(jīng)開啟。(作者:吳艷鵬)