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服務機器人:需要更高的人工智能技術水平

時間:2021-05-31

來源:科技日報

導語:相對于工業機器人,服務機器人更加重視人機交互體驗,用戶和機器人之間的互動頻繁,要求機器人具備高效的反饋速度,也對包括深度學習、自然語言處理、視覺感知、云計算等在內的人工智能技術提出了更高要求。

相對于工業機器人,服務機器人更加重視人機交互體驗,用戶和機器人之間的互動頻繁,要求機器人具備高效的反饋速度,也對包括深度學習、自然語言處理、視覺感知、云計算等在內的人工智能技術提出了更高要求。

1217日,在2021人工智能技術創新系列高峰論壇上,《機器人自主定位導航技術規范》團體標準發布。該標準規定了移動機器人的定位、導航、避障、脫困、地圖構建、多機器人協同避障和協同交通等項目的性能測試要求和評估方法,對服務機器人的技術規范提出了更加細化的技術要求。

服務機器人需要應對動態環境

目前,業界普遍將機器人劃分為工業機器人、服務機器人和特種機器人三大類。人工智能技術的突破、核心零部件成本的下降,加速了服務機器人在各領域的滲透。近5年來,中國服務機器人行業增速高于全球平均增速,市場規模占全球比例超25%,同時在產業鏈、產業環境等方面都具備全球競爭優勢,未來有望成為全球服務機器人領域的領導者。在新冠肺炎疫情的催化之下以及數年的持續高速增長基礎上,中國服務機器人產業未來仍將迅速擴張且潛力巨大。

那么與工業機器人相比,服務機器人具備哪些特點?

“與工業機器人相比,服務機器人最大的特點是工作環境上的差異,工業機器人的工作環境可以認為是結構化的,而服務機器人是非結構化的環境。”北京云跡科技有限公司創始合伙人兼CPO應甫臣在接受科技日報記者采訪時表示,工業機器人中,大家最熟悉的工業機械臂,它的最主流應用場景是固定在一個地方,機械臂工作空間的布局,都會按照最適合機械臂工作的方式來布置,這也是為什么我們在展會上看到展示的工業機械臂,往往會圈在一個區域內,甚至用罩子完全罩起來,以免碰傷周圍人群。

“而服務機器人(這里特指可自主移動的機器人),往往是進入目前已經成型的場所,比如酒店、寫字樓、餐廳、醫院等,無法要求環境去適配機器人,只能是機器人去適配環境,而且周圍環境可能隨時變化,因此服務機器人需要應對更多的復雜且動態的環境。”應甫臣說。

“機器人需要精進各種環境感知的能力、包括和各種智能設備的交互,比如機器人需要上下電梯,通知客人(座機、手機、智能音箱等),以及室外服務機器人還需要判斷路況,這些與環境交互中的智能系統我們可以統稱為環境智能。機器人和環境之間如何通訊,如何更好的理解所處的環境,需要機器人廠家和相關行業一起努力,從而形成行業標準,為服務機器人修路架橋。”應甫臣說。

人機交互要像人際溝通一樣自然

專家認為,服務機器人應以服務為核心,并具有明確的價值擴展路徑,最終回歸商業本質。那么,服務機器人對機器人性能提出哪些要求,需要發展哪些技術來作為支撐?

應甫臣表示,服務機器人的人機交互體驗很關鍵,因為在它溝通的整個工作環節中,會接觸各種角色的人員,比如作為機器人同事的工作人員或者接受機器人服務的用戶、工作過程中接觸到的路人等。因此服務機器人對人體工程學及人機交互都有很強的要求,以確保操作的便捷性以及交互的流暢性。在交互上,服務機器人需要將UI、語音、視覺等技術手段有機結合,使得人和機器人的交互如同和人類交互一樣自然。

“還有很重要的一點是,服務機器人的工作場景往往是和人的活動高度重疊的,有的地方人流量還很密集,如電梯這種狹小的空間。”應甫臣指出,如果再考慮到室外機器人的話,還需考慮到服務機器人和其他交通工具的互動,因此服務機器人在運行過程中的安全性,以及人與機器人的和諧共處就顯得尤其重要。

機械臂加持拓展應用場景

相比工業機器人,服務機器人還是一個比較年輕的行業。應甫臣認為,當前服務機器人,已經在某些垂直領域取得規模化應用,比如酒店、餐廳清潔、樓宇等,從功能的角度來說,在室內配送、清潔巡邏、消毒、迎賓導覽等領域也已經相對成熟。對于室外場景,服務機器人還處于探索期,但在不久的將來,封閉園區內的服務機器人,應該也能得到快速發展,同時室外機器人和室內機器人的協作,也勢在必行。

“另外一個大的發展方向是移動機器人和機械臂的結合,可以極大的擴展服務機器人的應用功能和場景,目前機械臂的小型化和低成本化的速度也很快,我們所期待的家庭機器人管家,也不會太遙遠了。”應甫臣說。

哈爾濱工業大學(深圳)教授、珠海市嶺南大數據研究院院長朱曉蕊認為,移動機器人已經具備了以下特點,即智能系統感知能力和行動能力日益增強;人與智能系統日益融合,人機共融環境正在形成;新型智能移動機器人在未知社會環境中具有學習行人行為模式的能力。

自主定位導航技術是基石

伴隨著人工智能、計算機視覺、語音識別、導航、傳感、半導體以及動力能源技術的快速發展,服務機器人在功能、性能、自主性、易用性和成本效益方面的創新也在不斷突破。

“自主定位導航技術在服務機器人中起著基石般的作用。”應甫臣指出,因為它解決了3個核心問題:我在哪,要去哪,怎么去;只有解決了這幾個問題,服務機器人才能有更大的工作和服務空間。

“同時,機器人在移動過程中,需要和環境、人類、其他機器人都有交互,比如多個機器人同時進出電梯,如何確保先出后進,以及機器人如何排隊等;再比如機器人在狹窄通道相互,如何相互避讓,是否都遵循右行規則,在路口相遇的時候,是否需要有虛擬的紅綠燈來保障交通效率和安全?”應甫臣說,所有這些問題,不是一家公司能確定和解決的,整體機器人群組的效率需要有行業的技術規范、標準、認證,來確保各廠家的機器人,都遵循一套規則(比如交通規則、通訊協議等)、保障同場景內機器人都能高效有秩序的提供各自的服務,如此才能使得這個行業真正發展起來。

應甫臣預測,未來我們身邊的機器人數量,或許將超過人類的數量,而且功能和形態也各異,如果沒有配套的技術規范來約束機器人,其行業發展也會陷入混亂。

“機器人滿足了哪些技術規范的信息標簽也是人類伙伴甄別此機器人是否適用指定場景的重要判斷依據。”應甫臣說。

應甫臣同時強調了服務機器人的安全性。“帶機械臂的服務機器人可以等同為有手有腳的人,如果它不遵守規范,帶來的危害性可以很大,因此我們亟須行業技術規范。”

20215G發展將迎來六大趨勢

2020年是5G網絡大力建設與加速發展的一年,GSA統計顯示,截至202012月中旬,全球已有58個國家的135家運營商已經建成5G商用網絡,相比于20202月,78家運營商開通5G商用網絡,增長了近1倍。而在“新基建”浪潮的助推下,我國5G網絡建設更是超預期完成,截至目前,我國已建設超70萬個5G基站,覆蓋全國所有地級以上城市。

5G網絡的飛速發展帶動了5G終端的完善,以及產業融合應用生態的完善,而隨著5G賦能垂直行業領域的增多,多樣化、差異化的垂直行業融合應用需求又反過來推動5G網絡技術的演進和發展。縱觀5G網絡、終端、業務等各個層面,2021年的5G發展將呈現以下趨勢。

015G網絡持續穩步、快速發展

2020年,5G成為我國“新基建”戰略的重要內容,5G網絡作為“新基建”的關鍵,加快推進5G發展屢屢被提及。在“新基建”的帶動下,我國5G網絡飛速發展,并帶動整個產業規模不斷擴大,我國適度超前的5G網絡建設策略效果已初步顯現。工信部公開數據顯示,截至2020年底,我國已建設超70萬個5G基站,我國5G終端連接數已超1.8億,同時,5G網絡的建設也為垂直行業融合應用的發展提供了堅實的基礎,5G+智慧工廠、5G+智慧醫療、5G+智慧教育等融合應用層出不窮。可以預見,未來幾年具有5G特性的toC應用將呈現規模增長,toB應用也將陸續成熟,并逐步落地商用,這都將對5G網絡的覆蓋以及性能提出更高的要求,本著公共基礎設施適度超前的特點,5G網絡建設在未來三年仍將持續穩步、快速發展,且發展勢頭強勁。

025G垂直行業融合應用生態加速構建并逐步落地商用

5G網絡的發展目標是實現“人與人”“人與物”“物與物”之間的信息智聯。隨著20205G網絡的大力建設與發展,行業應用創新不斷,5G已開始賦能工業、交通、能源、醫療及經濟社會等千行百業,從而推動生產生活方式的新一輪變革。2020年,雖然5G信號覆蓋了珠穆朗瑪峰,實現了5G登上世界最高峰,5G垂直行業融合應用也層出不窮,但不得不說,當前面向公眾類客戶的應用更多還集中在超高清視頻傳輸、AR/VR等方面,殺手級應用仍有待進一步探索,此外,面向行業的5G融合應用的商業模式也仍需進一步研究。因此,未來幾年,為了更為充分地發揮5G的價值,產業界必將加速構建5G行業生態,豐富并深化5G與垂直行業的融合應用,逐步推動5G在工業互聯網、教育、醫療、智慧城市等規模落地商用。

035G技術持續演進

滿足垂直行業多樣化的應用需求

隨著5G“新基建”的不斷完善,5G網絡為各個領域提供了網絡支持,垂直行業應用也對5G網絡提出了更高的網絡能力要求,需要5G技術持續演進,以保持技術產業支撐優勢。

滿足大上行需求——隨著5G網絡建設的不斷完善,5G應用不斷增多,高清監控等toB業務對上行速率需求更為強烈,但以當前3.5GHz頻段、100MHz帶寬為例,5G上行峰值速率僅為380Mbit/s,上行速率嚴重受限,亟需通過上行載波聚合、靈活幀結構配置、毫米波大帶寬等5G增強技術提升上行業務速率,從而實現上行千兆網絡能力,滿足垂直行業大上行需求。

滿足低時延需求——隨著5G與垂直行業應用融合的開展,5G垂直業務應用特征,尤其是網絡時延需求與網絡能力要求差異化明顯,因此網絡時延的體驗將成為影響運營商網絡盈利能力的重要方面,需要通過引入uRLLC等技術為公眾用戶和行業用戶的多樣業務賦能,在滿足低時延的同時,打造可分級、可管可控的極致網絡能力。

滿足室內大容量需求——隨著5G網絡的發展,室內業務將會呈現爆發式的增強,據預測,未來將有80%以上的業務發生在室內,室內容量需求也將進一步增加,而傳統的擴容方式通過室內不同微站之間的小區分裂實現,在室內密集組網下會產生小區間的嚴重干擾,使得擴容效果大打折扣,影響室內容量演進,需要考慮分布式Massive MIMO或毫米波等5G增強技術,實現室內容量的彈性躍升,從而為toC用戶帶來更佳的業務體驗,為toB行業提供更優質的網絡。

045G泛終端全面發展,成本更低

伴隨著5G如火如荼的建設,5G終端的品類及形態也在逐漸豐富,GSA統計顯示,截至202011月底,全球5G商用終端已達303款,其中包括205款智能手機,345G CPE235G模組,165G移動熱點,以及65G平板電腦。此外,無人機、頭戴式顯示器、機器人、電視、USB上網卡/調制解調器/適配器和自動售貨機等更多5G終端類型也在陸續出現。隨著5G模組向通用化、模塊化發展,5G泛終端必將全面提速與發展。此外,信通院統計顯示,202011月國內市場5G手機出貨量已達2013.6萬部,較年初增長了近3倍,5G終端的價格較年初也有了較大下降,未來幾年,隨著5G泛終端的全面發展與規模放量,必然帶動5G終端的價格進一步下探。

055G云網邊端業融合深化

隨著5G網絡的不斷完善,5G由面向公眾個人用戶,拓展到面向千行百業,5G賦能垂直行業數字化轉型的不斷深入,必然要求5G網絡承載更多的垂直行業需求,云網融合將5G網絡與云服務能力相結合,可以依托5G大寬帶、低時延、廣連接的接入能力,滿足各個領域行業客戶不同應用之間的靈活配置。云網融合是電信行業深度轉型的大方向,與此同時,為滿足垂直行業更加個性化、碎片化的需求,以及更高實時性的要求,邊緣計算技術也不可或缺。因此,未來的5G網絡必將深化云—網—邊—端—業五位一體化融合,從而更好地兼顧toCtoB用戶需求,實現從滿足公眾類消費服務到產業化賦能的提升,助力行業應用轉型升級,加速傳統行業數字化進程。

065G共建共享將逐步形成示范

“新基建”的助推下,5G網絡作為網絡強國、數字中國的重要組成部分,5G網絡建設必將進一步加強和提速,再加上“提速降費”工作的持續深入,5G共建共享已成為提升運營商資產運營效率,更加集約高效地實現互利共贏的重要手段。目前,我國已共建共享30余萬個5G基站,后續5G網絡共建共享也必將進一步走向深入,甚至可能向更多的資源要素(如云資源)拓展,5G共建共享也必將形成示范及標桿,從而向產業釋放更多的紅利,為數字經濟發展貢獻寶貴的方案,并向全球提供5G建設的“中國經驗”和“中國方案”。當然隨著共建共享的發展,精細化運營成為關鍵,這樣就需要引入區塊鏈等可信技術,保障良性可持續發展。

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