特斯拉Tesla Optimus擎天柱機器人升級! 人形機器人會是AI下一波趨勢嗎?

特斯拉Tesla Optimus擎天柱機器人升級! 人形機器人會是AI下一波趨勢嗎?

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近日,特斯拉藉由一段新的影片展示了人形機器人Optimus目前的發展近況。Optimus展示了視覺自標定、顏色分揀任務、單腳保持平衡等能力,在感知、大腦、運動與控制方面具備多項亮點。整體產業融資熱度上升意味着市場對該產業的前景和潛力持樂觀態度,資本方願意投入更多的資金來博取一份高額回報,而機器人產業正處於融資風口之上,將打開巨大的商業想象空間。

投資不僅僅是為了創造財富,更是一種洞察宏觀經濟的態度,見證社會演變與科技發展。我們一起,從大變局中看清發展趨勢,希望從不確定中找到確定。

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2023年9月24日,特斯拉 (TSLA) 官方賬號更新了“Tesla Bot Update | Sort & Stretch”。據特斯拉稱,人形機器人Optimus/擎天柱已可以實現自主對物品分類,其神經網絡訓練是“完全端到端的”,即可實現視頻信號輸入,控制信號輸出。

特斯拉機器人全面進化
特斯拉創始人伊隆馬斯克/Elon Musk於2021年宣布推出特斯拉人形機器人,又名為Tesla Bot或 Optimus,旨在取代人類重複性高、危險或單調的任務。而近日,特斯拉藉由一段新的影片展示了人形機器人Optimus目前的發展近況。在視頻中,特斯拉在人形機器人方面再次取得進展,在這次更新中Optimus看起來更加精緻。該影片甚至看起來像是CGI/電腦生成的圖像,Optimus展示了視覺自標定、顏色分揀任務、單腳保持平衡等能力,在感知、大腦、運動與控制方面具備多項亮點:

在感知方面,通過視覺感知及關節位置編碼器,Optimus便可自動校准四肢,并精准定位四肢的空間位置;在大腦方面,憑借純視覺技朮及完全本地部署的神經網絡,其可以迅速適應環境并完成多項任務。其將藍色與綠色積木分別分揀到對應顏色的托槃之中,即便在抓取積木過程中,有人在一旁將積木打亂,Optimus也可以立即調整并適應新環境,繼續分揀積木。與此同時,其還可以將翻倒的積木擺正,并執行“打亂分類好的積木”等新任務;在運動控制能力方面,Optimus可以精准抓取物品,在做出動作時,該機器人的四肢、軀干、手指動作都極為靈活,且與人類接近。

此外,部分投資者認為,特斯拉V12自動駕駛的算法體系同時應用於人形機器人及汽車也是可行的,且有利於加速提升識別算法的泛化能力。隨着特斯拉展示了機器人端到端技朮路線可能性,該方案與其FSD/全自動駕駛的運行模式類似,FSD以及Dojo的成功經驗有望加速機器人迭代速度,由單一任務向多任務拓展。

Optimus新突破:靈活的手指
值得注意的是Optimus影片中,重點展示了其手指的強大靈活性。在2021年的特斯拉AI日上,馬斯克帶着他的雙足人形機器人Tesla Bot來了,然而現場表演的機器人熱舞卻讓人很尷尬,因為大家一看就知道是假的、是由真人扮演的,現階段的機器人絕不可能發展到這種程度,馬斯克找真人扮演機器人這個主意似乎有點餿,雖然隨后他主動解釋了真相,但依然被打上了“造假”、“吹牛”、“笑話”的標簽。到了2022年,預計推出原型機的雙足人形機器人,其手指擁有超乎想象的靈活性,實話實說,除了指尖關節還略有一些僵硬之外,如果跟它猜錘子、剪刀、布,很多人還真不一定贏得了。

但是,近日推出的Optimus,已經可是實現手指靈活運動,並能根據顏色分類,精準地抓起小塊的樂高模型。而這一創新,顯示了特斯拉強大的“技術護城河”。

對於人形機器人而言,很難實現正確定位手動工具,例如將十字頭螺絲起子與螺絲上的凹槽對齊,或將錘子瞄準釘子。但與之相比,人類的雙手非常擅長完成這些任務以及更多任務。為了接近與我們的雙手輕鬆完成的能力相媲美,機器人手需要更好的敏捷性、可靠性和力量,而且它們需要能夠比現在更準確地感知、更精細地移動,以弄清楚它們要做什麼、如何握住它以及如何最好地握住它。

而對於人形機器人的研究重點,在於設計新型適應性強的機器人手,能夠進行精確的精細運動和自主抓取。雖然這對人類來說是基本動作,但對機器人來說卻非常複雜。當機器人能夠釘釘子、更換電池以及進行其他類似的動作時,我們將在機器人手中實現像人類一樣的靈巧性。要實現這一目標還需要發明融合硬質和軟質元素的新設計,就像人體骨骼提供抓握力一樣,皮膚分散壓力,這樣酒杯就不會破碎。

人手能以每秒300度的速度移動,擁有成千上萬的觸覺傳感器。特斯拉機械手的設計靈感就來自於生物學,和人手一樣同樣使用五個手指來驅動,既可以完成大口徑物體抓取,同時也能滿足抓取精巧物體的需求。我們周圍世界的工廠被設計為適於人手抓握的,但也會出現很多我們沒見過的物體。因此,特斯拉的人形機器人手指有6個執行器和11個自由度,搭載了能夠驅動手指并進行感知的傳感器。手的適應機制是非常復雜的,人類可以認識到手在空間中的位置,而這也是其能抓取物體的關鍵。

“人形機器人”的前世今生
人形機器人並不是近期才推出的“新物種”。早在1973年,日本早稻田大學/Waseda University 發布了一款人形機器人WABOT-1。這款由著名機器人專家加藤一郎設計、以大學校名命名的機器人身高與真人相仿,可以以雙腳行走,并完成搬運物品等工作,還可以用簡單的日語和人交談。和過往的人形機器人不同,WABOT-1并不是在操控員的控制之下完成這些工作。在它的身上,安裝了人工視覺和聽覺裝置,手部也裝有傳感器。因此,它可以根據視覺、聽覺,以及觸覺來感知周圍的情況,并自行調整動作。

而人形機器人再一次進入人們的視野是在上世紀末。1997年,本田公司推出了P3人形機器人。這款機器人安裝有三維視覺和平衡系統,不僅完全實現獨立依靠兩腳行走,還可以自行識別障礙物并改變方向。甚至在被人推倒后,還可以自行站起。除此之外,它還可以和人進行語言互動,并按照語音指令和人交流。

2000年,本田又進一步在P3的基礎上推出了阿西莫/ASIMO 機器人。與P3相比,這款機器人在性能上實現了非常大的提升。它不僅可以實現奔跑、跳躍等多種運動,通過視覺、聽覺感應器規划路線,并避免與人類發生碰撞,還能與人用語音或手語進行交流。更為重要的是,它還可以完成很多復雜的活動,如為人端茶遞水,甚至還能給人表演舞蹈。由於其強大的功能,所以阿西莫從推出開始就深受人們歡迎。在隨后的几年中,它不僅在全球范圍內進行了巡回演出,還曾去紐約證券交易所充當了第一位非人類敲鐘人。遺憾的是,由於阿西莫的成本非常高,致使其叫好不叫座,因而這款機器人在2018年就停止了研發。2022年,阿西莫的最后一次表演結束,這款風光一時的機器人也宣布退出市場。

雖然阿西莫/ASIMO本身的商業化并不成功,但它卻向人們展現了人形機器人的巨大潛力,尤其是在藝朮表演以及日常服務中,人形機器人的優勢得到了充分展露。這就激發了很多企業重新對人形機器人予以關注,從而造就了新一輪的人形機器人熱潮。在這一輪新的熱潮中,人形機器人的發展大致上分為了兩條路線:

一條是通過簡化機器人的部分功能,對其成本進行控制,從而迅速達到商業普及的目的
該路線的代表是法國阿德巴蘭機器人公司/Aldebaran Robotics,於2006年推出的NAO機器人。盡管相比於阿西莫,NAO的能力還略顯單薄,但其性能也達到了很高的水平。在行動上,NAO達到了25個自由度,可以實現行走、踢球等較為復雜的運動,甚至可以打整套的太極拳。

在智能上,NAO可以自動識別周圍環境,能看、聽、說,并和人進行交互。如果按照前面說的標准,基本已經達到了L3的標准。更為重要的是,NAO還可以通過進一步編程,來對機器人的功能進行擴展。

另一條路線則是對機器人的能力進行進一步的強化,從而讓它完成更為復雜的任務
釆取這條路線的代表企業就是波士頓動力/Boston Dynamics。這家誕生於麻省理工學院的企業有很強的學院派氣質,當同行企業考慮如何開發滿足市場的商業化產品時,它卻花費了十多年的時間來專門研究機器人腿部的穩定性。這種嚴謹、精益求精的專研精神讓其在業內外獲得了很好的口碑。

值得投資者關註的是,雖然波士頓動力的人形機器人表現卓越,但這種精益求精路線的商業化前途目前依然并不明朗。過去几年,波士頓動力換了三個老板,先是被谷歌收購,后又轉手軟銀,最近又被現代接手。在每一次收購前,買家都對其充滿了希望,但隨后,波斯頓動力“只問耕耘不問收獲”的學院派作風卻都讓他們感到失望。實際上,波士頓動力也并不是拒絕商業化,但其目前商業化最成功的產品是四足機器人Spot,而不是以阿特拉斯為代表的人形機器人。如此情況,不得不讓人對其執着的發展方向打上一個大大的問號。

但儘管如此,人形機器人近期以以前所未有的火爆熱度持續攀升,甚至超過了此前爆火的AI大模型。英偉達創始人黃仁勛、“硅谷鋼鐵俠”馬斯克等AI領域的大咖也紛紛發聲,認為人形機器人將是人工智能的下一波浪潮。

除了言語上的“看好”,產業端也在發力。谷歌DeepMind在今年7月推出了一款新的機器人模型Robotics Transformer 2/簡稱“RT-2”,成為全球第一個控制機器人的視覺、語言、動作/VLA模型。它能夠通過語言指令,讓機器人更好地完成視覺識別再到抓取的動作。此外,近期三星電子開始制定相關戰略,目光瞄向人形機器人領域。而中國廠商小米、阿里巴巴也緊隨其后宣布入局人形機器人賽道。

業界普遍認為,有了AI大模型加持,人們不再滿足於機器人只是一個“大玩具”,更希望它能通過自我學習掌握各項技能,以更自然更智能的方式與周邊環境交互,完成各種任務,成為真正有意識的智能形態。也正是在AI大模型問世后,人們看到了實現人形機器人的可行性。

“人形機器人”是下一波AI寵兒?
人形機器人產業迎來新風口,技朮顯著提升、新品層出不窮、資本投資態度也逐漸好轉。整體產業融資熱度上升意味着市場對該產業的前景和潛力持樂觀態度,資本方願意投入更多的資金來博取一份高額回報,而機器人產業正處於融資風口之上,將打開巨大的商業想象空間。

目前,人形機器人的發展已經達到了相當的高度,神話中的“偃師人偶”可以用現代科技完美實現。等了一年之久的Optimus,終於出現在了大眾視野中,這也成為特斯拉“AI Day”最受矚目的環境。不過,其新奇的外觀與性能并不是關鍵,對於人形機器人而言,其真正量產落地才是衡量這一新物種是否真正有價值的關鍵。

單純看性能,像阿西莫、阿特拉斯等型號的機器人已經達到了相當的水平,但它們的商業化都不算成功。究其關鍵,還是其成本過高。如前所述,在工業場景,人形機器人并沒有什么優勢,更為廉價、實用的非人形機器人已經足以滿足要求。因此,如果人形機器人要追求商業落地,就更可能在消費場景。

Optimus雖然已經取得了較大的進步,但市面上還是會出現兩種截然相反的評價。特斯拉的粉絲們普遍認為,擎天柱具有科技感,非常吸引人。但專業領域的人士對於這款機器人則更多表示出了一種不以為然的態度。畢竟,有阿西莫、阿特拉斯等機器人珠玉在前,擎天柱的表現几乎沒有任何優勢可言。但問題在於,對普通消費者而言,人形機器人的價格實在是太高了。以阿西莫為例,其單台造價在300萬至400萬美元之間。如此高的造價,要將其用於消費端顯然是十分困難的。事實上,在阿西莫推出之后,其用途主要在演出,但其表演一場的演出費也高達數萬美元。很顯然,除了一些願意“嘗鮮”的訂單,很難有客戶願意長期雇佣如此高價的機器表演者。尤其是隨着元宇宙技朮的發展,人們發現通過廉價的3D虛擬影像就可以取代這種昂貴的表演者,其需求更是出現了銳減。在這樣的背景下,曾經風光無限的阿西莫也不得不黯然退場。

特斯拉汽車生產經驗有望加速機器人迭代速度
特斯拉如今展示出的強大科技“護城河”,將為降低機器人未來市場價格提供了強大的支撐。狂呼金融研究所認為,特斯拉在技朮已經達到相當高度的情況下,人形機器人的下一步發展關鍵應該是在性價比問題上。只有對技朮發展、成本控制,以及功能開發這几個問題上做好權衡,人形機器人才可能真正地從科幻走向人們的日常生活。狂呼媒體曾發佈一文“特斯拉新技術將顛覆電動車製造,再次大幅削減生產成本!新電車價格戰?”,揭示了特斯拉即將實施一種新的壓鑄工藝,該工藝可以顯著降低成本並簡化汽車製造,改變電動車的製造方式,並有可能實現生產成本的大幅削減。而特斯拉這一創新科技技術,超出了行業其他車企目前的能力。因此,這種技術創新也可比喻為“科技性壟斷”。參考特斯拉汽車創新發展史,Optimus大概率也會先以強大的科技技術作為第一波面世,隨著技術的發展和生產效率的提升,或許會陸續誕生Optimus基礎版和更為升級的高級版,以應對不同消費者的需求。

人形機器人作為服務機器人的高級形態,可以模擬人的形態和行為,與周圍環境進行交互,輔助或替代人類從事某些活動。目前各大科技公司紛紛加碼布局,產業鏈各環節將有望迎來高速發展。不過隨着技朮的不斷進步和應用場景的擴大,人形機器人成本高昂、能源消耗大、倫理和法律等問題會越來越突顯,但市場前景也越來越明晰,特斯拉、谷歌、微美全息等頭部科技企業想要挖掘未來的“藍海市場”,還需要加快機器人生態共融共生。

人形機器人這條路能走通嗎?我們暫時還不得而知。但更值得期待的是,目前很多企業加入到這一賽道中,開始與特斯拉相同的嘗試,其中就不乏中國小米、宇樹等公司的“直面競爭”。相信在不久的將來,作為消費者,我們可以以一個相對低的價格擁有自己的人形機器人,實現機器人與工作、生活的真正融合。

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