新聞速遞｜AI高效設計一款會走路的機器人，只需26秒

1、美國國家科學院院刊：AI高效設計一款會走路的機器人，只需26秒

一直以來，設計一款機器人的難度是有目共睹的，這是由于機器人的物理結構、感官和運動布局以及行為之間存在著非常復雜的相互依存關系。迄今為止，每個機器人的眾多細節都會經由人類設計師數月或數年來的反復構思、原型設計和測試，最終手動確定。

此前，一些研究者也嘗試過利用進化算法自動設計機器人，但其效率仍然很低：在模擬中設計機器人，同時使這些機器人在制造出來后能表現出所需的行為，大概需要數天的超級計算時間。

最近，由西北大學研究人員領導的一個團隊開發了迄今為止第一個可以從頭開始設計機器人的 AI，相關研究于 10 月 3 日登上《美國國家科學院院刊》。

論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2305180120

值得注意的是，這個 AI 是在普通的筆記本電腦上運行的，整個設計過程只用了 26 秒，而且研究者沒有提供任何設計方面的線索。也就是說，AI 自己領悟了「長腿」是穿越陸地的好方法。

當 AI 從零開始設計機器人

「我們發現了一種非常快速的 AI 驅動的設計算法，繞過了進化歷史上的漫漫長路，也不會依賴于人類設計師的偏見，」西北大學 Sam Kriegman 說。Sam Kriegman 是西北大學計算機科學、化學和生物工程以及機械工程的助理教授，也是機器人和生物系統中心（ Center for Robotics and Biosystem）成員。

「我們告訴人工智能，想要一個可以在陸地上行走的機器人，然后按下按鈕，就可以了！一眨眼功夫就設計出一個機器人，看起來一點也不像曾經在地球上行走過的任何動物。我把這個過程稱為『即時進化』。」

一開始，研究人員給了 AI 一個簡單提示：設計一個可以在平面上行走的機器人。

雖然自然界花了數十億年的時間才進化出第一個行走物種，新算法卻將這一進化過程壓縮到了閃電速度 —— 在 26 秒鐘內設計出一個成功步行的機器人。

它的設計速度不僅快，還可以在個人電腦上運行，并從頭開始設計全新的結構。這與其他 AI 系統形成鮮明對比，后者通常需要依托超級計算機和巨大的數據集。而且，即便處理完海量數據后，這類系統也往往受到人類創造力的限制 —— 只是模仿人類過去的作品，而無法產生新想法。

AI 先從一塊大約肥皂大小的塊狀物質開始，起初這團物質只會搖晃，完全無法行走。AI 知道自己的目標尚未達成，于是迅速迭代設計。每次迭代，AI 都會評估自己設計的效果 ，找到缺陷并通過修剪來更新機器人的結構。最后，機器人可以在原地彈跳，然后向前跳和移動。九次嘗試后，AI 設計出每秒可以行走半個身長距離的機器人，約為人類步速的一半。

整個設計過程 —— 從無法行動的塊狀物到成功行走的機器人 —— 在筆記本電腦上只用了 26 秒。

為了看看這款機器人能否在現實生活中工作，Kriegman 和他的團隊按照設計藍圖，3D 打印出身體周圍負空間（negative space around the robot’s body）的模具，然后填充液態硅膠，幾個小時后再將固化后的硅膠從模具中取出來，又軟又有彈性。

但是，它可以走路嗎？接著，研究人員給它充氣（空氣），三條腿就鼓了起來，放氣后，腿又收縮了。通過不斷向機器人泵送空氣，三條腿反復膨脹、收縮，機器人也在這一過程中緩慢但穩定地走了起來。

「一個全新生物的誕生」

Sam Kriegman 實驗室的科學家 David Matthews 是該論文第一作者，他與 Sam Kriegman 以及其他合著者 Andrew Spielberg、Daniela Rus（麻省理工學院）、Josh Bongard（佛蒙特大學）密切合作了幾年才有了這一突破性發現。

2020 年初，Kriegman 因開發異種機器人（xenobots）而獲得廣泛關注，這是第一個完全由生物細胞制成的活機器人。現在，Kriegman 和他的團隊將新 AI 視為探索人工生命潛力的下一個進步。

這個機器人本身很不起眼 —— 又小又軟又畸形，由無機材料制成。但 Kriegman 表示，這意味我們朝著人工智能設計工具新時代邁出了第一步，這些工具可以像動物一樣直接作用于世界。

「當人們看到這個機器人時，他們可能會看到一個無用的小工具，」Kriegman 說，「我看到了一個全新生物的誕生。」

「現在，隨著 AI 實時生成越來越好的機器人身體，任何人可以看到動態中的進化，」Kriegman 說。「以前需要在超級計算機上進行數周試錯，當然，任何動物在奔跑、游泳或飛行之前都經歷了數十億年的試錯，這是因為進化無法預見未來（foresight），無法知道某個特定突變是有益還是災難性的。我們找到了一種去掉障眼物的辦法，將數十億年進化歷程壓縮到了瞬間。」

Sam Kriegman 和機器人

僅憑一己之力，AI 出人意料地想出了與自然界相同的行走解決方案：腿。但與自然界絕對對稱的設計不同，人工智能采取了不同的方法：它設計的機器人有三條腿，背部有鰭，扁平的臉，還布滿了孔。

「這很有趣，因為我們沒有告訴 AI 機器人應該有腿，」他說。「它重新發現了腿是在陸地上行動的好方法。事實上，腿部運動是最有效的地面運動形式。

雖然進化出腿是有道理的，但這些孔的設計有些奇怪，AI 似乎是隨機打孔。Kriegman 假設孔隙率可以減輕重量并增加靈活性，使機器人能夠彎曲雙腿行走。

「我們真不知道這些孔是做什么的，但知道它們很重要，」他說。「 因為取消這些孔時，機器人要么不能再走路，要么走路變得不利索。」

總的來說，Kriegman 對機器人的設計感到驚訝和著迷，并指出大多數人類設計的機器人要么看起來像人類，要么像狗或曲棍球冰球。

「當人類設計機器人時，我們傾向于將它們設計成看起來熟悉的物體，」他說。「但人工智能可以創造人類從未考慮過的新可能性和演進道路，它可以幫助我們以不同的方式去思考，這有助于解決我們面臨的一些最困難的問題。」

雖然 AI 設計的第一個機器人只能蹣跚前行，但 Kriegman 想象了一個新的世界，由 AI 來設計工具。有朝一日，AI 設計的機器人可以在廢墟中穿行尋找被困的人和動物，或者穿越下水道修復破損。AI 還可以設計進入人體的納米機器人，疏通動脈，診斷疾病或殺死癌細胞。

「唯一阻礙我們使用這些新工具和療法的是人類不知道如何設計它們，」他說。「幸運的是，AI 有自己的想法。」

參考鏈接

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2305180120

https://www.youtube.com/watch?v=doS94hdQJu4

https://news.northwestern.edu/stories/2023/10/instantevolutionaidesignsnewrobotfromscratchinseconds/

文章來源：CAAI認知系統與信息處理專委會

2、韓國斗山機器人上市首日股價翻倍，工業機器人投資潮要來了？

9月19日晚間，韓國最大的協作機器人供應商斗山機器人（Doosan Robotics）公司宣布IPO，募資4212億韓元（3.17億美元）。(換算比例為1美元約等于1327 韓元)，為韓國市場上年內迄今規模最大的IPO。據悉，該公司于10月5日上市交易，股價便幾乎翻倍。

截止周四收盤，這家工業機器人制造商的股價在首秀中上漲了98%，收報51400韓元，盤中曾一度大漲逾160%。

從市場認購情況不難看出此次斗山機器人IPO的受歡迎程度。根據斗山機器人提交的一份文件，此次上市交易的機構部分認購倍數為272倍，而韓國散戶的認購金額則高達33萬億韓元——創下了今年以來的新高。

一上市，就打贏漂亮一仗，對于近期的韓國IPO市場來說是罕見消息。

根據倫敦證券交易所集團（LSEG）的數據顯示，韓國企業在2023年的前九個月內只籌集了17億美元資金，遠低于去年同期的127億美元；不僅如此，許多韓國企業在IPO的最初幾天內，就被投資者迅速拋售股票，導致股價低于發行價。

斗山機器人是什么來頭？

斗山總部位于水原，是韓國最大的協作機器人制造商。

機器人長期以來被用于工業領域完成重復性任務，但斗山機器人主要生產與人類協同工作的機械臂，可以一起完成從工廠車間以外的任務。

根據官方網站介紹，斗山機器人由當地財閥——斗山集團（Doosan Group）在2015年創立，是韓國規模最大的協作機械手臂制造商，為各個產業（如餐飲業、工廠）量身打造產品，希望能解決勞動力不足的痛點。如今在一些餐廳里，可以看見這些協作機器人跟人類并肩工作，被分派煮咖啡、制作炸雞，或在機場內負責提供啤酒及搬運行李。

斗山機器人首席執行官Ryu Junghoon在接受采訪時表示：

“這是一個正在開始騰飛的市場。”

Junghoon表示，韓國在發展協作機器人、工業自動化技術上占據優勢，而眼前這片市場充滿商機。根據研調機構MarketsandMarkets發布的報告，全球協作機器人市場規模在今年預計達到12億美元，到了2029年，將達68億美元。

斗山機器人計劃將IPO募集資金用于戰略收購和海外擴張。舉例來說，他們正考慮收購另一家具備移動技術的公司，來改善機器人將物體從A點搬運至B點的效率。

斗山機器人在2022年營收達450億韓元，該公司在全球主要市場上的收入占比分布均勻，北美、歐洲和韓國各占營收的30％左右，大客戶包括現代汽車、LG電子、法國化妝品大廠歐萊雅等。

斗山還在試驗用AI讓機器人功能變得更強大。該公司8月已與微軟達成協議，將Azure OpenAI服務用于基于GPT的機器人控制系統。整合GPT之后，用戶只需要通過簡單的語音命令，例如“準備一兩道菜”，機器人能自動梳理出最佳的任務順序來完成工作。

機器人制造商備受韓國人追捧

亮麗的上市首日表現凸顯出，在韓國，投資人對于自動化領域有著高度興趣。

在人口老齡化問題愈發嚴峻的背景下，韓國采用機器人的比率在世界名列前茅。根據國際機器人聯合會發布《2022年世界機器人》報告，每10名韓國制造工人中就有一臺工業機器人。

機器人制造商是韓國今年最受追捧的股票類別之一，此前韓國政府和包括三星電子在內的企業都已加碼投資。

三星電子公司資助的彩虹機器人（Rainbow Robotics）股價今年以來便已累計飆漲了約3.5倍。今年3月，三星將其在彩虹機器人的持股比例提高至15%。

泡沫還是未來？

根據國際機器人聯合會的數據，盡管協作機器人仍只占整個機器人市場的一小部分——2021年安裝的工業機器人占7.5%，但其出貨量的增長速度已經超過了整個市場。2022年，所有工業機器人的安裝量同比增長5%，達到歷史新高。

韓國尤金投資證券（Eugene Investment Securities）的分析師Yang Seungyoon評論道：

“對于斗山機器人來說，現在是通過擴大銷售與產品陣容來搶占市場的好時機，雖然市場上已經存在許多強勁對手，像日本發那科（Fanuc）、丹麥優傲機器人（Universal Robots）等，但面對全球人口數量減少、勞動力短缺等社會現象，機器人市場依然是值得投入與關注的領域。”

不過Yang Seungyoon也說，考慮到機器人與現有設施的兼容性，越早進入市場的玩家，越有機會在市場上站穩腳跟。

有分析稱，不管我們喜歡與否，我們的未來看起來越來越機器人化，但對機器人股的投資熱潮可能已經超前了，斗山機器人、彩虹機器人都是最新的例子。

根據斗山機器人招股說明書，該公司是全球第七大協作機器人制造商，但由于排名前兩位的公司（丹麥優傲機器人和日本發那科）占據了近一半的市場份額，斗山的市場份額僅為3.6%。

雖然斗山機器人銷售額一直在快速增長，但其目前的市值是2022年收入的74倍，而發那科的市盈率僅為4.7倍。

斗山也尚未實現盈利，2022年虧損約132億韓元，盡管其首席執行官Ryu Junghoon預計公司明年將扭虧為盈。

有分析甚至稱，機器人熱潮和AI熱潮一樣，植根于真實的技術趨勢和人口趨勢。但就像人工一樣，并非所有機器人公司都是平等受益的。從長遠來看，以任何價格加入機器人股票的潮流可能都不利于投資者。

文章來源：華爾街日報

3、外骨骼技術公司程天科技獲Pappas Capital投資

近日，外骨骼技術公司程天科技宣布完成新一輪融資，本輪融資由國際風險投資公司Pappas Capital投資，老股東余杭國投繼續加注。本輪融資完成后，程天科技將在全球范圍引入研發、營銷人才；繼續與國際研究機構、臨床機構的合作，推廣基于RaaS（康復即服務）模式的外骨骼技術平臺。

企業供圖

程天科技成立于2017年，主要開發包括核心算法和元器件在內的外骨骼機器人技術，當前主要應用于康復和養老領域，為醫療康養機構、個人用戶提供智能產品和解決方案。

據了解，程天科技技適用于中樞神經病變(偏癱、截癱、腦癱等)的外骨骼機器人UGO、兒童外骨骼產品“童行（KidGo）”已先后獲得NMPA醫療器械二類證。UGO通過“意圖檢測”技術，可以實現主動、被動、主被動結合等訓練模式，幫助因中樞神經損傷導致的截癱、偏癱患者進行運動康復。

此前，程天科技A輪和A+輪融資獲得了包括達晨財智、藍馳創投、安信證券和保利資本等基金的投資，完成了外骨骼量產化、核心硬件自研化、產品化迭代、技術創新壁壘與商業化驗證等階段。在戰略基石投資人納通科技的幫助下，完成了早期產品化定型與臨床注冊等基礎布局，并將業務線拓展至骨科和運動醫學。

當期，高端康復醫療器械的市場規模在不斷擴大，據調查公司ABI Research的研究，全球外骨骼產值預計將從2020年的3.92億美元增加到2030年的68億美元。國際市場上，美國EksoBionics、日本Cyberdyne、以色列Rewalk等企業積累深厚；國內傅利葉、大艾、邁步等公司也有布局康復外骨骼機器人。

文章來源：36氪