田達(dá)瑋 科普中國
在前不久的春晚上,宇樹科技的人形機(jī)器人 H1 給大家“轉(zhuǎn)了個手絹”。H1 能做到的絕不僅僅是轉(zhuǎn)手絹,它甚至可以來個原地后空翻,運(yùn)動能力秒殺絕大部分普通人。其實不僅僅是宇樹,近幾年,中國科技公司,比如優(yōu)必選、小米、樂聚、小鵬等等,也紛紛推出了自己的人形機(jī)器人。
更重要的是,這些人形機(jī)器人已經(jīng)不僅僅停留在展示層面,它們中的一些,已經(jīng)把生產(chǎn)成本降到了過去無法想象的程度。比如,能夠“舞槍弄棒”的 G1 型號人形機(jī)器人售價僅在 9.9 萬。
而也就在前不久,我國牽頭制定的養(yǎng)老機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC 63310)正式發(fā)布?;蛟S這些量產(chǎn)的人形機(jī)器人,能夠在養(yǎng)老領(lǐng)域發(fā)揮自己的功能。
來自新華社
不過,現(xiàn)在的人形機(jī)器人的外觀看起來總讓人覺得怪怪的,為什么機(jī)器人非得造成人形呢?這真的是最好的選擇嗎?接下來,我們就說一說人形機(jī)器人的發(fā)展史,以及它們的特殊作用。
機(jī)器人一定得是“人” ?既然要說人形機(jī)器人,繞不開的就是“機(jī)器人”即 robot,這個詞本身的起源,真的有“人形”的含義。Robot 源自捷克語中的一個詞“ robota ”,它本意指的是奴役、勞役,奴役、勞役的對象,當(dāng)然是人了。1920 年,捷克科幻作家卡雷爾·恰佩克(Karel ?apek)一部叫做《羅梭的萬能機(jī)器人》(Rossum's Universal Robots)的科幻劇火了,由此robot 這個詞成為了機(jī)器人的代名詞。
田達(dá)瑋 科普中國
在前不久的春晚上,宇樹科技的人形機(jī)器人 H1 給大家“轉(zhuǎn)了個手絹”。H1 能做到的絕不僅僅是轉(zhuǎn)手絹,它甚至可以來個原地后空翻,運(yùn)動能力秒殺絕大部分普通人。其實不僅僅是宇樹,近幾年,中國科技公司,比如優(yōu)必選、小米、樂聚、小鵬等等,也紛紛推出了自己的人形機(jī)器人。
更重要的是,這些人形機(jī)器人已經(jīng)不僅僅停留在展示層面,它們中的一些,已經(jīng)把生產(chǎn)成本降到了過去無法想象的程度。比如,能夠“舞槍弄棒”的 G1 型號人形機(jī)器人售價僅在 9.9 萬。
而也就在前不久,我國牽頭制定的養(yǎng)老機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC 63310)正式發(fā)布。或許這些量產(chǎn)的人形機(jī)器人,能夠在養(yǎng)老領(lǐng)域發(fā)揮自己的功能。
來自新華社
不過,現(xiàn)在的人形機(jī)器人的外觀看起來總讓人覺得怪怪的,為什么機(jī)器人非得造成人形呢?這真的是最好的選擇嗎?接下來,我們就說一說人形機(jī)器人的發(fā)展史,以及它們的特殊作用。
機(jī)器人一定得是“人” ?既然要說人形機(jī)器人,繞不開的就是“機(jī)器人”即 robot,這個詞本身的起源,真的有“人形”的含義。Robot 源自捷克語中的一個詞“ robota ”,它本意指的是奴役、勞役,奴役、勞役的對象,當(dāng)然是人了。1920 年,捷克科幻作家卡雷爾·恰佩克(Karel ?apek)一部叫做《羅梭的萬能機(jī)器人》(Rossum's Universal Robots)的科幻劇火了,由此robot 這個詞成為了機(jī)器人的代名詞。
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在后來的發(fā)展中,機(jī)器人指代的范圍變得非常廣了。不過世界范圍內(nèi)并沒有對“機(jī)器人”統(tǒng)一的定義,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、電氣電子工程師學(xué)會(IEEE)、美國材料及實驗學(xué)會(ASTM)都有自己的定義,側(cè)重點(diǎn)略有不同。
ISO,IEEE,ASTM 對“robot”的不同定義,圖片來源:參考資料 2
提取一下關(guān)鍵信息,機(jī)器人可以看作是這樣一種東西,它是一個由計算機(jī)程序驅(qū)動的,用來實現(xiàn)某個目的或者解決某個問題的設(shè)備,它在物理世界要有實體。有些機(jī)器人可能會有一定的自主性,能夠跟環(huán)境交互做出一些反饋,但無論是哪個定義里,都沒有限定機(jī)器人一定要是人形的。
15 世紀(jì)達(dá)·芬奇設(shè)計的機(jī)器人偶,并不能算作機(jī)器人,圖片來源:Wikipedia
人形機(jī)器人,難在哪兒?
相信你即便不了解機(jī)器人的發(fā)展史也能想到,人形機(jī)器人絕不是最容易制造的機(jī)器人。而最早被投入生產(chǎn)應(yīng)用的機(jī)器人,也的確不是人形機(jī)器人。
比如,最早投入工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的機(jī)器人 Unimate,它只是一個巨大的機(jī)械臂。
最早投入工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人——Unimate 機(jī)械臂,圖片來源:Wikipedia
和其他機(jī)器人一樣,人形機(jī)器人需要解決的難題有很多,但人形這個特殊的形態(tài),讓它們在站立和行走上,要面對更多挑戰(zhàn)。
就拿“站穩(wěn)”這件事來說,人形機(jī)器人和四足機(jī)器人不同,四足機(jī)器人的重心更容易保持在支撐面內(nèi),而人形機(jī)器人屬于雙足機(jī)器人,支撐面積更小,重心一旦超出支撐面,很容易摔倒。
因此對于能夠運(yùn)動的機(jī)器人來說,雙足行走的人形機(jī)器人也不是最佳選擇。在人形機(jī)器人還在“蹣跚學(xué)步”的時候,四個輪子的自動駕駛汽車(也可以算是機(jī)器人)已經(jīng)在開放路面上進(jìn)行測試了,而四足機(jī)器人(狗)也已經(jīng)能夠在崎嶇山地中搬運(yùn)物資甚至高速越野了。
不過經(jīng)過 50 多年的發(fā)展,人形機(jī)器人也慢慢“支棱”起來了。像波士頓動力的 ATLAS 就是其中的佼佼者。
“工作”中的 ATLAS,圖片來源:波士頓動力官網(wǎng)
但看似強(qiáng)大的 ATLAS 也有一個致命問題,成本過高。一臺 ATLAS 的價格動輒上百萬美元,而相比之下,前面提到的能原地后空翻的宇樹科技 H1,售價分別在 65 萬元人民幣,已成為 ALTAS 強(qiáng)有力的競爭者。
就在今年 2 月召開的 3DEXPERIENCE WORLD 2025 峰會上,波士頓動力公司的聯(lián)合創(chuàng)始人馬克·雷伯特(Marc Raibert)也表示,自己的研究所購買了宇樹科技的人形機(jī)器人,進(jìn)行“深入了解”。
相信隨著人工智能技術(shù)以及制造技術(shù)的發(fā)展,人形機(jī)器人可以越來越接近人類。但這可能會帶來一個問題,我們真的有必要制作人形機(jī)器人嗎?
“恐怖谷”效應(yīng)是怎么回事?
其實對于人形機(jī)器人的爭議從來就沒有停止過。而相比于其他類型的機(jī)器人,人形機(jī)器人的外形,也是爭議的焦點(diǎn)之一。反對者認(rèn)為,隨著人形機(jī)器越來越像人,卻又做不到完全逼真的時候,就可能會引起“恐怖谷效應(yīng)”。
恐怖谷效應(yīng)這個概念是日本機(jī)器人專家森政弘在 1970 年提出的,它的意思是,人們對一個物體的好感度會隨著它們越來越像人而提高,但是當(dāng)它和人類比較像,但又不那么逼真的時候,人們對它們的好感度會急轉(zhuǎn)直下。而到了和人類一樣(或者就是真人)的時候,好感度又會提升。
當(dāng)人形機(jī)器人越來越像人,卻又和真人不一樣的時候,它可能就會陷入這個“恐怖谷”中。
這個急轉(zhuǎn)直下像峽谷一樣的曲線,就是所謂的“恐怖谷”,圖片來源:Wikipedia
作為人形機(jī)器人,很大的一個應(yīng)用場景是陪伴。比如,開頭提到的養(yǎng)老行業(yè),就可以用它們做智能管家。此外,它們同樣可以作為孩子的成長陪伴機(jī)器人??紤]到恐怖谷效應(yīng),為了避免造成心理上的反感,可能做成一個跟人類差別比較大的可愛形象,更好一些。
圖片由 AI 生成
當(dāng)然了,也有研究者認(rèn)為,恐怖谷效應(yīng)并不絕對,隨著人們對電腦生成圖像以及機(jī)器人的熟悉,年輕一代可能不容易受到恐怖谷效應(yīng)的影響。
但無論如何,當(dāng)這些人形機(jī)器人在進(jìn)入人類社會的時候,勢必會有一個“磨合期”。
人形機(jī)器人,這些優(yōu)點(diǎn)不容忽視
其實,雖然人形機(jī)器人的設(shè)計和制造也許面臨更多挑戰(zhàn),但人形機(jī)器人不僅僅能滿足人類的機(jī)器“人”情懷,人形機(jī)器人也確實有一些其他機(jī)器人不可替代的優(yōu)勢,這大概也是很多廠商執(zhí)著于開發(fā)人形機(jī)器人的原因之一。
雖然對于某些專業(yè)場景,人形機(jī)器人的效率不如專用機(jī)器人,但要是想建造一個能適應(yīng)人類生活各種場景的機(jī)器人,人形機(jī)器人或許是最好的選擇。
人類社會中的各種工具、空間場景都是以人類為中心設(shè)計的。人形機(jī)器人可以直接使用人類已有的扳手?jǐn)Q螺絲、拿起拖把就能拖地,拖完之后還可以轉(zhuǎn)動門把手牽著狗下樓梯遛狗,甚至可以進(jìn)入人類的車輛開車去買菜,這樣的優(yōu)勢,是專用機(jī)器人不可替代的。
此外,就如馬克·雷伯特所說,有時候發(fā)展并不是線性的,在人們制造人形機(jī)器人的過程中,可能會催生出其他有用的機(jī)器人。因為在人形機(jī)器人研究過程中積累的成果經(jīng)驗,可能催生出其他非人形機(jī)器人。或者以其他形式為人類提供幫助。比如人形機(jī)器人“蹣跚學(xué)步”過程中積累的經(jīng)驗,可以應(yīng)用到外骨骼機(jī)器人以及假肢的研發(fā)中,幫助身體障礙人士更好地行走。
對于人體結(jié)構(gòu)的模仿,也對材料、電機(jī)等硬件提出了非常高的要求。比如模仿人類手部結(jié)構(gòu)的靈巧手,建造它需要極其精巧的微型電機(jī)。
更重要的是,我們想要的人形機(jī)器人絕不是一個只有人類外表的空殼。我們希望它們能夠與我們交流,能像人類一樣觀察和思考,與我們互動,與之相關(guān)的 AI 技術(shù)同樣需要不斷提升(當(dāng)然在人形機(jī)器人領(lǐng)域之外,AI 技術(shù)同樣在蓬勃發(fā)展)。
從科幻小說中幻想的機(jī)器人,再到蹣跚學(xué)步的前輩們,再到今天行動矯捷的 H1,人形機(jī)器人不僅功能越來越完善,價格也不再像過去那樣遙不可及,這讓它們的量產(chǎn)以及商業(yè)應(yīng)用成為了可能。
除了硬件,近些年 AI 的飛速進(jìn)步,同樣給人形機(jī)器人帶來了重要的“大腦”?;蛟S很快,我們就會在身邊看到人形機(jī)器人,而值得我們驕傲的是,在這個過程中,我們中國的機(jī)器人、AI 企業(yè),必將發(fā)揮重要的作用。
參考文獻(xiàn)
[1] https://www.unitree.com/cn/g1
[2] https://www.ieee-ras.org/images/Standards/meeting_june_2021/9-Robot-Term-Discussion.pdf
[3] https://www.humanoid.waseda.ac.jp/booklet/kato_2.html
[4] https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/humanoid-robotic
[5] Cheetham M, Suter P, J?ncke L. The human likeness dimension of the “uncanny valley hypothesis”: behavioral and functional MRI findings[J]. Frontiers in human neuroscience, 2011, 5: 126.
[6] Tong Y, Liu H, Zhang Z. Advancements in humanoid robots: A comprehensive review and future prospects[J]. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 2024, 11(2): 301-328.
策劃制作
作者丨田達(dá)瑋 科普創(chuàng)作者
審核丨于乃功 北京工業(yè)大學(xué)機(jī)器人工程專業(yè)負(fù)責(zé)人,北京人工智能研究院機(jī)器人研究中心主任,博士生導(dǎo)師