8月24日上午，以“基礎研究與前沿探索”為主題的世界機器人大會主論壇在北京舉辦，活動現(xiàn)場，中科院沈陽自動化所所長、機器人國家重點實驗室主任于海斌進行了以“機器人互聯(lián)網(wǎng)”為主題的演講。

500億的終端從哪里來？誰是最高級的終端？誰是使命的終結者？現(xiàn)在一些典型的終端、成功的企業(yè)，比如華為發(fā)展得好，手機功不可沒，除了這些后臺的網(wǎng)絡以外，信息終端最成功的應該是手機。機器人為什么不能？

8月24日上午，以“基礎研究與前沿探索”為主題的世界機器人大會主論壇在北京舉辦，活動現(xiàn)場，中科院沈陽自動化所所長、機器人國家重點實驗室主任于海斌進行了以“機器人互聯(lián)網(wǎng)”為主題的演講。以下內(nèi)容根據(jù)演講速記整理(有部分刪減)：

今天的報告題目定為“機器人互聯(lián)網(wǎng)”。我的報告大概分為這樣五個部分：機器人未來可見的發(fā)展在哪里，在這樣的背景下我們重點做的工作熱點在哪里，已經(jīng)有的工作有哪些，未來的工作要朝著哪里去努力。因為要泛泛地講就太寬了，我們就講具體的領域。

一、機器人領域未來的發(fā)展

機器人的發(fā)展要有一次爆發(fā)性的增長，核心還是麥肯錫2013年的報告講得比較清楚，更多的是從經(jīng)濟和技術綜合的角度來講這件事情。記得當時最明顯的一個感覺就是“萬億美元的市場”，這是在機器人領域原來不可想像的一件事情。

后來我們也認真研究了這個報告，為什么以前沒有，突然一下子就成了萬億美元的市場？我們發(fā)現(xiàn)重點核心就是它的領域在不斷拓展。因為機器人原來最經(jīng)典的領域就是制造業(yè)，也就是我們講的工業(yè)機器人，這個報告講的是服務機器人在醫(yī)療、健康、國防等各個方面的應用。

在這樣的背景下，很顯然，機器人技術要有新的突破。其實很多新的概念都提出來了，聽起來和原來也差不太多，機器人本體、傳感、智能軟件、人機交互和網(wǎng)絡方面都有所涉獵。我的感覺是，第一次比較群體性地聽到關于網(wǎng)絡交互軟件或者傳感這樣的整體要求。

比如原來視教編程比較多，現(xiàn)在更多的是在任務集怎么自動編程。原來我們講到網(wǎng)絡怎么和機器人結合，但是機器人真正交互起來并沒有更多的案例。很多做信息的人把技術的概念抄過來說機器人也要有一個操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)是個什么東西呢？實際上它是物理本體的一個抽象，所以整個報告當中都體現(xiàn)了信息技術在這里的切入，也可以看出來，如果服務機器人能做得好，就是說從結構化環(huán)境到非結構化環(huán)境用得好的話，信息技術是應該發(fā)揮重要作用的。

現(xiàn)在我們遇到的挑戰(zhàn)有很多，但是總體來說，把機器人作為一個終端來看，手機現(xiàn)在是最成功的，顛覆了一些領域的概念。原來我們有IT和CT的概念，現(xiàn)在就有ICT的概念。因為很難說手機是一個IT產(chǎn)品，也很難說它是一個單獨的CT產(chǎn)品，它更多的是一個綜合。

機器人要想發(fā)展到這樣的程度，或者是萬億美元的市場，它一定是走進我們生活的各個方面。機器人比較難用，基本上還是一個專業(yè)人士在編程這樣一個階段，集成性也受到了挑戰(zhàn)，如果機器人搬到了一個新的環(huán)境，能夠和那里的系統(tǒng)很好地融合還是有很大的挑戰(zhàn)，手機無論走到哪里都是無縫鏈接到基礎設施里面的。還有適應性的挑戰(zhàn)，機器人對環(huán)境和非結構環(huán)境的認知能力還有很大的提升空間。所以我們在機器人編程、環(huán)境感知和人機交互方面都有這樣的一些挑戰(zhàn)。

二、機器人領域未來的工作熱點

應該怎么辦呢？我們有多種解決方案，也有很多顛覆性方案的可能。比如新材料的進步、生物技術的進步、類腦智能的發(fā)展都有可能產(chǎn)生一些進步，但是在機電和系統(tǒng)融合的時代，我們覺得把網(wǎng)絡信息技術和它的融合是我們可以見到最現(xiàn)實的可能。比如我們講的自動駕駛汽車，有人把汽車看成一個信息的終端，也是智能的一部分。

再看周邊發(fā)生了什么，信息社會已經(jīng)進入萬物互聯(lián)的時代，萬物互聯(lián)是什么概念？現(xiàn)在全球有76億人口左右，到了2020年的時候，由于物聯(lián)終端的大量使用將達到500億的規(guī)模，是現(xiàn)在的兩個數(shù)量級的進步。這個進步給我們提出了很多挑戰(zhàn)，信息人士已經(jīng)認識到基礎設施方面是有很大挑戰(zhàn)的。

500億的終端從哪里來？誰是最高級的終端？誰是使命的終結者？現(xiàn)在一些典型的終端、成功的企業(yè)，比如華為發(fā)展得好，手機功不可沒，除了這些后臺的網(wǎng)絡以外，信息終端最成功的應該是手機。機器人為什么不能？機器人應該是，我想也一定是?，F(xiàn)在我們看到的很多信息終端包括攝像頭都是相對簡單的，但是也在智能化。機器人本身的智能程度是夠的，但是怎么變成一個互聯(lián)網(wǎng)上普及化的終端？其實也是解決剛才我說的那些挑戰(zhàn)最有可能的一個方向。

從機器人發(fā)展的五十年來看，第一臺工業(yè)機器人一直到工業(yè)上的焊接，再到大批量進入制造業(yè)和電子制造業(yè)，然后是在制造業(yè)里面多樣化地應用再進入家庭，然后是爆發(fā)性地增長。但是不管怎么說，這里舉的例子老生常談的還是機器人的單體，并沒有和基礎設施連起來。我們想一下，改造人類社會的東西在信息時代哪一樣如果能夠做到家喻戶曉、路人皆知但不和基礎設施連起來？汽車到處都有，它有一個強大的基礎設施支撐，手機現(xiàn)在無處不在，它有一個強大的網(wǎng)絡基礎設施支撐。

云化機器人確實是有它的優(yōu)勢，它的大致概念是講怎樣用云的計算能力提升機器人很多方面的不足。比如當時搞計算機的時候我們講到客戶服務器，講到計算網(wǎng)格，甚至講到薄的客戶、厚的服務器，云提供了很多計算能力，我們想未來的很多智能功能放到云上面執(zhí)行是有很大可能的。云的計算能力是足夠強大的，這是一個很好的問題。

怎么和機器人結合？當然有很多挑戰(zhàn)，現(xiàn)在我們剛剛開始，不是把信息拿上去就可以用的，我們對機器人的描述、數(shù)字化的結合還有很大的空間，所以現(xiàn)在講CPS非常多，它只是一個理念，具體領域還有很多問題需要解決。

我們覺得機器人互聯(lián)網(wǎng)是一個體系，往下的話還有人在說，我們回顧一下互聯(lián)網(wǎng)的歷史，大概是這樣的一個情況?；ヂ?lián)網(wǎng)的核心已經(jīng)不再是講技術了，它的背后有這么多年的發(fā)展和進步，比如它的背后的核心是集成電路的發(fā)展，如果沒有這樣集成電路大發(fā)展的話不可能有今天的互聯(lián)網(wǎng)。

另一方面，互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡技術的進步，如果沒有IP技術的話，互聯(lián)網(wǎng)不可能變得這樣容易擴展，讓我們隨處可以接入。但是我們會看到互聯(lián)網(wǎng)再往下，最近中間的過程我們就不再講了，很多的內(nèi)容服務都已經(jīng)提到了這個上來，物聯(lián)網(wǎng)的核心第二次爆發(fā)，交互式互聯(lián)網(wǎng)最近的一個核心進步講的大概是云計算，因為它終于給我們提供了一個可以計算的平臺，原來只不過是一個通訊的管道。

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

再講工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一些事情，大家千萬不要被這個名詞完全從概念上把真實的意義掩蓋掉。嚴格來講，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅僅是網(wǎng)絡，大家不要以為工業(yè)上用的互聯(lián)網(wǎng)就叫工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，它是兩個方面的綜合集成：一方面是要對工業(yè)上用的網(wǎng)絡技術進行推進，另一方面也要基于這些網(wǎng)絡做工業(yè)上的應用。

因為這是GE首先提出來的，提出了機器、數(shù)據(jù)和制造中的人，人機物三元的融合。從這個角度來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅僅是網(wǎng)絡，還是一個體系。大家說這是不是有點繞舌？其實不完全是這樣的情況，在GE的倡導下現(xiàn)在IIC變成了一個聯(lián)盟，也是很多工業(yè)界的人在主導它的需求，信息技術在融合，融合的概念不是簡單地拿來用，其實很長一段時間搞自動化的人一直是在用信息技術的成果，并沒有一個很好的融合。

現(xiàn)在發(fā)展到了5G時代，我們講CPS就是物端要和信息在一起開發(fā)，大家應該是一個共同的過程，不是計算機拿來簡單用的問題。舉個簡單的例子，如果云計算的技術僅僅拿來給機器人用，我們能解決很多問題，但是很多東西是不適合你來做的，所以越是往物聯(lián)一端來靠，大家起步的時候就應該協(xié)同去工作。

剛才講到互聯(lián)網(wǎng)機器人，這個比云端機器人更近了一步。因為機器人和機器人的互聯(lián)歷史上個世紀九十年代老早就有過，但那個時候是把現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術拿過來，不是根據(jù)機器人協(xié)作的需求來做它的網(wǎng)絡。如果從這個角度來說，下面的網(wǎng)絡進步的空間還有很大，所以我們跟5G論壇討論的時候都是有的，他們也需要這樣的一些需求。

機器人互聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)機器人的基礎上，從機器人應用和推廣或者技術需求的角度來提這件事情的，所以核心的問題是“兩個互聯(lián)”：一個是水平的互聯(lián)，一個是縱向的互聯(lián)。

水平的互聯(lián)就是機器人和機器人之間的協(xié)作，機床和機器人有挺大的區(qū)別，機器人能夠移動和自主認知環(huán)境，機床聯(lián)網(wǎng)運動控制的時候幾個軸之間的協(xié)同精度要求是非常高的，但畢竟是在一個半徑下。機器人如果要在跨地域或者可移動的未知環(huán)境下做到協(xié)同的話一定是無線的，現(xiàn)在的實時性是根本滿足不了要求的，因為兩個協(xié)同保證精度才能搞出一個確定的軌跡。

我們提出了機器人互聯(lián)網(wǎng)的概念，它的內(nèi)涵應該是實現(xiàn)機器、人、物理過程、信息和人之間的一種橫向和縱向加起來的兩個融合。另一個方面的概念是要有一個支撐平臺，我們是基于已有的技術，但是要對現(xiàn)有的技術進行改造和提升，特別是在物端現(xiàn)在5G已經(jīng)到來，5G和4G最大的區(qū)別是在面向各個領域定制了自己的很多標準和要求。

所以在制造領域特別是可動作的、未來可以廣泛應用的智能空間領域應該是一個新的突破。如果僅僅從通訊的角度來說，我們拿過來用有很多問題解決不了。所以機器人互聯(lián)網(wǎng)是一個新的模式，也是一種新的應用方式。

內(nèi)涵是對開發(fā)者有價值，外延是對用戶有價值。所以從網(wǎng)絡角度來看是借助機器人促進信息物理深度融合，從機器人的角度來看是借助互聯(lián)網(wǎng)的資源擴充本身的能力，我們講重點是一個垂向和一個橫向。那么它應該有一個架構，我們可以看到這個架構有橘黃色的，那個是邊緣計算的資源。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的計算資源是足夠大的，但是操作機器人要求有實時性，如果都到云端計算的話實時性是根本不可能實現(xiàn)的。

我們在物端來做的話，因為要移動一定是一個嵌入式系統(tǒng)，如果是在本地的話它的計算能力也有限。物端的計算要實現(xiàn)三個無縫：第一是在通訊上實時性保證不了，這個縫隙要解決掉。第二是在計算資源上能力是不夠的，要有一套信息的調(diào)度，因為對用戶來講它應該是透明的。第三是這些業(yè)務關系現(xiàn)在沒有很好的描述，很多還需要人的干預。這三個縫隙是需要解決的。

從解決的角度來講，機器人的本體一定要有一個很好的信息抽象和描述，叫不叫操作系統(tǒng)沒有關系，但確實不是一個簡單的控制器的概念。只有這樣，我們才能把很多好的東西加進去，比如信息安全、公共安全，才能給大家做機器人提供一個很好的基礎設施的服務。而在互聯(lián)網(wǎng)絡方面，特別是物端的網(wǎng)絡實時性確實有很多的挑戰(zhàn)，對用戶來講一定是要有透明的編程環(huán)境，要有云的存儲和編程的通用架構。

比如另一個例子是Google的互聯(lián)網(wǎng)抓取訓練，14臺機器人完全以協(xié)同的方式，經(jīng)過大量的訓練學習和深度學習使其在復雜環(huán)境下有很強的智能抓取能力。但是現(xiàn)在我給你出一個題目，如果機器人的技術是成熟的話怎么放到應用上去？現(xiàn)在的開發(fā)工作量是十分巨大的，沒有一個好的平臺。Google的搜索引擎是很重要的，所以我們會不斷地接觸到引擎平臺和基礎服務這樣的一個概念。

挑戰(zhàn)重點體現(xiàn)在這樣幾個方面：因為要無縫集成，基礎技術是有挑戰(zhàn)的，物聯(lián)方面有嚴重的挑戰(zhàn)，特別是離散制造業(yè)是一個高速的過程。這樣一個指標現(xiàn)在是很難達到的，即使達到了這樣的指標，對群體性機器人也滿足不了它的要求，還有很多的事情要做，現(xiàn)在講離散制造這個指標拿到機器人的高速高密度運動的環(huán)境下確實還不能完全滿足要求。

計算方面的挑戰(zhàn)就像剛才我講過的，計算任務遷移到云端難以滿足實時性要求，本地的資源受限處理不了那么多復雜的計算，因為有了傳感器和信息融合，不是簡單地搞到一個位置就可以解決時間的問題。我們介紹一些相關的進展，零零散散地也有一些工作，特別是物端的網(wǎng)絡方面，現(xiàn)在基本達到了百規(guī)模的網(wǎng)絡節(jié)點在連接的情況下不需要通過中間節(jié)點互聯(lián)，延遲是小于10毫秒的，這些在不是極高速運動的情況下是可以解決問題的。

車間AGV的控制解決方案，通過這種網(wǎng)絡可以解決百臺AGV的自主調(diào)度和解決問題。因為現(xiàn)在的辦法都是分區(qū)的，而且是靠頂上的集中控制做的更多一些。一些集成的開發(fā)環(huán)境方面也做了一些調(diào)整，原來更多的是到物理系統(tǒng)，現(xiàn)在抽象出了一個好的開發(fā)環(huán)境，讓你對用戶、對認知不需要太多的了解，用戶是開放的。

我們還要做一個定制化的生產(chǎn)系統(tǒng)，靠著這樣的簡單進步。因為現(xiàn)在還不能說叫平臺，也做了一些互操作的工具，能夠跨多家機器人進行快速的工業(yè)開發(fā)。這是我們做一個演示的生產(chǎn)線，取得了一定好的效果，在漢諾威的展會和烏鎮(zhèn)世界互聯(lián)網(wǎng)大會上都引起了一定的反響。

這是一個非常具有挑戰(zhàn)性的工作，我們的路演剛剛開始，但是既然GE在談工業(yè)制造的時候提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，而且有那么多的問題要挑戰(zhàn)。我們當然可以借鑒，作為機器人來講要能夠更廣泛普及地走到未來，我們在基礎設施、基礎平臺上還是有很多挑戰(zhàn)要做。當然，這個平臺的背景下也蘊含著非常多的基礎問題，總之是我們要跟信息技術深度融合，但是機器人有它自己的特點，我們要為機器人這件事情作出一點自己的貢獻，也希望這些對大家未來的學習和工作能夠有一點啟迪。

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