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07/10/2022

Tesla Bot擬明年量產!人型機械人技術難度高,專家唔睇好,為何馬斯克仍砸錢研發?

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  人形機械人經常在科幻電影中登場,從《星球大戰》的C-3PO到《未來戰士》的T-800,再到《鋼鐵奇俠》的Mark LXXXV機械盔甲,陪伴著每一代人成長。過去這些只存在於電影世界的機械人,如今終於有機會進入尋常百姓家。特斯拉(Tesla)日前正式發表名為「Optimus」的人形機械人,動作流暢令人驚艷。執行長伊隆·馬斯克(Elon Musk)揚言,最快可在2023年量產,售價更可低至2萬美元!但有不少學者與專家卻對Optimus發展前景表示質疑,究竟當中隱藏了甚麼問題呢?

 

特斯拉機械人能澆花、搬重物

 

  2022年9月30日舉行的「AI Day」大會上,特斯拉人形機械人(Tesla Bot)的原型機「Optimus」首度正式登場。Optimus身上合共裝配28組電機關節,其機械手擁有11個關節自由度(按:人類手部有27個自由度),加上所有手指皆能活動,所以能夠做出細緻的手部動作,甚至如同人類般可以手持工具,做很多事情。

 

在Tesla AI Day 2022大會上,人形機械人「Optiomus」從後台走到舞台中央,向現場與會者揮手致意。(圖片來源:翻攝Tesla官方YouTube影片)

 

  它單手能夠提起10公斤物件,整體載重能力則為20公斤,能以每小時約8公里的步速前進。從現場播放的影片中看到,雖然Optimus的動作仍有些顫抖,惟卻能夠從倉庫中搬出重物,也可以像人類般拿起水壺澆花,還可以將長條形物件精準地放到固定位置。

 

觀乎Optimus原型機的表現,雖然看似動作不夠靈活,但卻勝在可以流暢地做出細緻的手部動作,譬如拿起水壺澆花。(圖片來源:翻攝Tesla官方YouTube影片)

 

  這部Tesla機械人的身高為173厘米,重量則為73公斤,腹部內藏一枚2.3 kWh的充電池,足以提供一整天的電量。電池旁邊安裝了一塊跟Tesla電動車設計相同的整合型電路板,內嵌Tesla SoC晶片,用作機械人的主電腦,負責所有運算,並支援Wi-Fi與LTE連線功能。

 

Optimus能夠用雙手拿起長條形金屬棒,並精準地擺放到指定位置。(圖片來源:翻攝Tesla官方YouTube影片)

Optimus能夠手持重量達20公斤的物件前進,可以幫忙搬運貨件到辦公室。(圖片來源:翻攝Tesla官方YouTube影片)

 

  Optimus又採用跟Tesla電動車相同的《Full Self-Driving》(FSD)全自動駕駛系統,可以即時偵測四周環境中的物體動向,並計算出最佳前進路線,確保行走期間不會撞上周遭物件。

 

Tesla不僅以訓練自駕車的方式讓Optimus深度學習如何走路,更透過捕捉人體動作,讓它可以更自然地做出擬人表現。(圖片來源:翻攝Tesla官方YouTube影片)

馬斯克解釋,「Optimus」的名字來自於電影《變形金剛》(Transformers)中博派(Autobots)領導者柯博文(Optimus Prime)。(圖片來源:翻攝Tesla官方YouTube影片)

 

以電動車技術經驗開發機械人

 

  相比起業界領頭羊Boston Dynamics的人形機械人,Optimus看起來似乎顯得有點笨拙,惟Tesla執行長馬斯克卻指出,其他廠商的機械人在設計上忽略了兩個重要關鍵:製造成本,以及可跟現實環境互動的大腦。這些沒有大腦的機械人,不具備自行解決問題的能力,而且製造成本非常高昂,所以能夠創造的價值很低。

 

人形機械人領域公認的領頭羊是波士頓動力(Boston Dynamics),其人形機械人「Atlas」擁有接近人類的活動能力,例如快速奔跑、跳躍、甚至行樓梯,但卻不可像Optimus般做出細緻的手部動作。(圖片來源:翻攝Boston Dynamics官方YouTube影片)

 

  馬斯克預計,Optimus 量產時的價格大概為2萬美元(約15.6萬港元),即是比Tesla電動車還要便宜許多!他已為Optimus定下明確的商業目標——要成為Tesla工廠裏的新勞動力,以提高電動車生產效率。他揚言,最快可於2023年量產機械人,並在未來3至5年內推出市場,販售給一般消費者。

 

  縱然Optimus的外表看上去仍有些粗糙,但Tesla Bot研發項目從2021年開始啟動,Tesla只花6至8個月就製成了原型機,其研發效率確是叫人驚嘆。特斯拉之所以能用「神速」開發出原型機,關鍵在於其累積多年的電動車與自動駕駛研發經驗,有相當部分可以套用到機械人身上。

 

  Optimus身軀能夠容納2.3kWh的超大容量充電池,背後歸功於特斯拉電動車的充電管理、感測器與冷卻系統的高度集成。另外,Optimus展現出精準的抓取物件能力,主要依靠其雙目測距得出非常清晰的深度圖像,以及其電腦測繪出高精度的3D環境模型,這也得益於Tesla過去在自動駕駛訓練出的演算法和所搭建的硬件平台。

 

Optimus發展前景受專家質疑

 

  不過,人形機械人與汽車始終是兩碼子的事。汽車產業發展至今超過100年,在車輛控制、機件運作等各方面的技術已非常成熟。至於人形機械人,尚有很多技術難題有待解決,其移動能力、操作能力仍是相當初級,要如何達到產業化規模更是無先例可援。因此,馬斯克計劃3至5年內全面量產,不論從技術層面、還是市場需求的角度來看,均顯得過於樂觀。

 

  有不少學者與機械人專家都質疑,Optimus是否真的能夠實現達成馬斯克口中所說的願景。美國太空總署靈巧機械人團隊的負責人肖恩·阿齊米(Shaun Azimi)坦言,自駕車開發從來不像人們想像的那麼容易;在某種程度上,人形機械人研發也是如此。

 

  美國亞利桑那州立大學(Arizona State University)人機系統教授南茜·庫克(Nancy Cooke)表示,Optimus不能只是識行識走,而是要在沒有明確指令的情況下,能夠執行多樣化的即興工作,才算是成功。

 

  美國非牟利創業孵化器Mass Robotics的執行董事湯姆·萊登(Tom Ryden)更指出,假如你想研製出一部既經濟又實用的機械人,人形形態與大小不一定是最好的方案。

 

  以全球最多人使用的iRobot機械人為例,這款掃地機械人的身軀是一個大圓盤,既方便移動到房間中的任何角落,又能減少碰撞造成的傷害。假如替它加裝一雙機械手臂,對提升清潔效能未必有太大幫助,但卻會增加更多潛在的故障點。

 

科技巨頭爭相研發人形機械人

 

  既然專家們普遍不看好人形機械人,實際應用上機械人又未必一定要有手有腳,為甚麼除Tesla外,亞馬遜(Amazon)、小米等科技巨頭還是願意砸錢研發?甚至連現代汽車也要搶著收購機械人設計公司Boston Dynamics呢?

 

Amazon投資的機械人初創Agility Robotics,正在研發的人形機械人「Digit」同樣具有搬運貨件能力,被視為是Optimus的主要競爭對手。(圖片來源:Agility Robotics官網)

 

  究其原委,大家在科幻電影中看到的機械人,大多以類似人類的形態出現,在潛移默化下中塑造了大眾對機械人的觀感:「人形」。因此,相比起圓形或方形機械人,人形機械人更能帶來熟悉的感覺。

 

  日後機械人如要肩負服務和照護人類的責任,類人形態也可能更容易讓人接受。有臉有眼的機械人即使面部表情僵硬,但人們跟它說話時卻可以看著其眼睛進行溝通。有手有腳的機械人在一般家居環境中作業,要開門、搬重物、行走樓梯大概都不成問題。

 

  更有研究證明,人形機械人對協助治療病患者起著積極作用。南加州大學計算機科學教授瑪雅·馬塔里奇(Maja Matarić)自2014年起,便透過社交輔助機械人對自閉症兒童進行社交培訓;2015年,她又開始利用機械人幫助中風康復患者進行上肢鍛煉,在人形機械人的激勵下,可讓患者獲得更大動力來堅持鍛煉。

 

瑪雅·馬塔里奇教授曾參與Amazon的《Hear from MARS luminaries》系列影片拍攝。她在影片中提及,鼓勵自閉症兒童模仿人形機械人的動作,有助改善其社交能力。(圖片來源:翻攝Amazon官方YouTube影片)

小米搶在Tesla之先,在2022年8月中發表人形仿生機械人「CyberOne」。小米創辦人雷軍表示,CyberOne能通過內置視覺、聲音感知與顯示模組,與人類溝通交流。(圖片來源:翻攝小米官方影片)

 

採漸進式路線開拓機械人市場

 

  當然,人形機械人在技術上仍存有不少瓶頸。馬斯克坦承,目前Optimus在無明確指示下,確實沒有足夠的智慧來應對現實處境。惟他補充指,Tesla可以活用其人工智能和機械組件方面的專業知識,大規模生產具有一定智能水平、成本較低的人形機械人,經過不斷改進,最終便可以製造出更有效率的版本。

 

  換言之,馬斯克在人形機械人賽道的打法也是採取電動自駕車的漸進式路線——不追求機械人完全擁有跟人類接近的靈活性,而是從簡單的動作開始,引進到真實場景進行操作,在實際應用中疊代改進。如此一來,Tesla確實很有可能在機械人領域複製其電動車市場的顛覆性影響。

 

  馬斯克表示,Optimus日後可以接替人類執行重複性高、或在危險環境中作業的任務,又或者是人類覺得單調而不想做的工作,譬如:割草、煮飯、做家務、照顧老人等,未來更可能會推出Optimus「貓女」版本,作為人類的性伴侶。因此他認為,有朝一日Optimus將會比Tesla電動車更加值錢。

 

  國際諮詢機構麥肯錫(McKinsey)預測,及至2030年,全球將會有8億個工作崗位被機械人取代;屆時有些崗位或許會發生重大轉變,另一些職位則有可能徹底消失。人形機械人要真正替代人類做事、甚至負責照顧人類,大概還有一段很長的路要走。惟存在於科幻電影的想像,隨著人工智能與機械科技不斷演進,未來能夠在現實世界落地的還是會愈來愈多喔!

 

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