在互聯(lián)網(wǎng)剛剛興起的時(shí)候，圈內(nèi)流傳著一條法則：“所有”的行業(yè)都值得重做一遍。如今，ChatGPT火爆全球，大家開始思考，X+AI等于什么？
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)率先迭代，爭相推出大模型加持的人形機(jī)器人。除了波士頓動(dòng)力等老牌機(jī)器人企業(yè)，新能源車企、互聯(lián)網(wǎng)大廠是這次競賽中的新玩家，有人躬身入局自研產(chǎn)品，有人不惜重金大舉投資。
今年2月，華為天才少年“稚暉君”離職創(chuàng)辦智元機(jī)器人，不到半年就獲得三輪融資，市場估值在十幾億美元。美國人形機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司Figure也在兩個(gè)月內(nèi)完成了兩輪融資，炙手可熱。
高盛預(yù)測，在技術(shù)得到革命性突破的理想情況下，人形機(jī)器人2025-2035年銷量CAGR可達(dá)94%，2035年市場規(guī)模達(dá)1540億美元。
馬斯克放言，Optimus最終價(jià)格可能低于2萬美元，預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)量產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)到數(shù)百萬臺(tái)。一旦產(chǎn)品成熟，量產(chǎn)數(shù)量將達(dá)到100億-200億臺(tái)——超過了地球人口的數(shù)倍，市場空間將超越電動(dòng)車。
中國官方給出發(fā)展目標(biāo)，到2027 年，人形機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系，構(gòu)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，綜合實(shí)力達(dá)到世界先進(jìn)水平。
目光所至，金錢追隨，股市概念板塊輪番上漲。繼智能手機(jī)、電動(dòng)汽車之后，人形機(jī)器人能否成為下一代爆發(fā)的超級(jí)終端？加速過程中，哪些環(huán)節(jié)會(huì)遭遇“卡脖子”，哪些環(huán)節(jié)具有高貝塔？
大模型重新定義AI
機(jī)器人稱不上是新興產(chǎn)業(yè)，從1927年美國西屋造出第一個(gè)機(jī)器人Televox，學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界就開始了深入的研究，目標(biāo)是讓機(jī)器人“像人一樣行動(dòng)和思考”。
2016年，Google旗下Deep Mind開發(fā)的AlphaGo擊敗了人類棋手李世石，成為第一個(gè)戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍的機(jī)器人。李世石表示：“在圍棋 AI 出現(xiàn)以后，我發(fā)覺即使自己成為第一名，也永遠(yuǎn)需要面對(duì)一個(gè)不可戰(zhàn)勝的實(shí)體?！?/p>
同年登場的波士頓動(dòng)力Atlas，踉踉蹌蹌地在碎石和雪地里行走，形似醉漢。然而短短幾年的時(shí)間里，Atlas的運(yùn)動(dòng)能力突飛猛進(jìn)，不僅能夠流暢地奔跑，還學(xué)會(huì)了倒立和跳馬、跳舞和跑酷，每次發(fā)布新視頻，都能刷屏收獲一片驚嘆。
機(jī)器人在智慧和運(yùn)動(dòng)上展現(xiàn)的能力，已經(jīng)超越人類的想象，但是人們期待的顛覆并沒有發(fā)生——在不同行業(yè)、不同場景之間，復(fù)制AI能力的難度和成本都太高了。
在傳統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)模型中，人類需要投喂大量的“問題和答案”給機(jī)器去學(xué)習(xí)，機(jī)器在此基礎(chǔ)上總結(jié)出方法論，再來解決類似的問題。一旦介入新的場景，就必須從頭開始，收集數(shù)據(jù)、訓(xùn)練模型。這種“第三人稱”的機(jī)器智能往往局限于特定場景，很難觸類旁通。
而在大模型的加持下，機(jī)器能夠與真實(shí)世界進(jìn)行多模態(tài)交互，像人類一樣感知和理解環(huán)境，并通過自主學(xué)習(xí)來完成復(fù)雜任務(wù)。由此，機(jī)器智能走向了第一人稱的“具身智能”，擁有持續(xù)進(jìn)化、跨場景應(yīng)用的能力。
大模型接入機(jī)器人，無須額外數(shù)據(jù)和訓(xùn)練，將指令付諸行動(dòng)，斯坦福大學(xué)李飛飛團(tuán)隊(duì)已經(jīng)給出了成功案例VoxPoser。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員給出指令：打開最上面的抽屜，注意花瓶。
大語言模型（LLM）由此作出推斷：1）抓住最上面的抽屜把手；2）把手向外平移；3）要遠(yuǎn)離花瓶。
然后，在視覺語言模型（VLM）的指引下，從未經(jīng)過培訓(xùn)的機(jī)器人繞過了障礙，打開了抽屜。這項(xiàng)技能不限于特定任務(wù)，開瓶子、按開關(guān)、拔充電線都能完成。
基于LLM+VLM的具身智能實(shí)踐
在更多的實(shí)驗(yàn)中，VoxPoser還展現(xiàn)出超強(qiáng)的認(rèn)知和推理能力：
首先是估計(jì)物理特性。給定一個(gè)滑板，兩個(gè)滑塊，直接提問“哪個(gè)更重”，于是機(jī)器人將兩個(gè)滑塊往下推，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)滑得更快更遠(yuǎn)，由此推理出這塊更重。
第二是行為常識(shí)推理。告訴機(jī)器人“我是左撇子”，同時(shí)讓它遞送一個(gè)工具，那么它就會(huì)自動(dòng)地把工具放到你的左手邊。
第三是細(xì)粒度語言校正。對(duì)于需要高精度的任務(wù)，例如“用蓋子蓋住茶壺”，向機(jī)器人發(fā)出指令“你偏離了1cm”，它就會(huì)自動(dòng)糾正。
第四是多步可視化程序。給定一個(gè)任務(wù)“將抽屜打開一半”，而機(jī)器人從來沒有打開過這個(gè)抽屜，也不清楚一半的位置是哪里，但它卻知道先把抽屜全部打開，再合上一半。
大模型重新定義了AI，也刷新了研究機(jī)構(gòu)的認(rèn)知。深耕機(jī)器人多年的Deep Mind承認(rèn)，“由于大模型的出現(xiàn)，我們不得不重新考慮整個(gè)研究項(xiàng)目，之前研究的很多東西已完全失效?！?/p>
于是Deep Mind猛拉進(jìn)度條，耗時(shí)7個(gè)月就發(fā)布了新一代機(jī)器人RT-2，將多模態(tài)大模型“塞進(jìn)”機(jī)械臂，使得機(jī)器人能夠理解包含數(shù)學(xué)邏輯推理的命令，比如“將香蕉放到2+1的總和的位置”，也能歸類水果，“把草莓放到正確的碗里”。
集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，每隔 18-24 個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍，被稱作“摩爾定律”。OpenAI報(bào)告顯示，近年來人工智能訓(xùn)練任務(wù)所需求的算力每 3.43 個(gè)月就會(huì)翻倍，速度遠(yuǎn)超半導(dǎo)體行業(yè)的摩爾定律。
隨著海量數(shù)據(jù)的積累、算力的提升與算法的突破，大模型參數(shù)規(guī)模大概率將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長。當(dāng)模型足夠大、數(shù)據(jù)足夠多的時(shí)候，甚至可能跨越“奇點(diǎn)”，涌現(xiàn)出全新的智能。
然而，與商業(yè)模式清晰的AIGC不同，人形機(jī)器人要從實(shí)驗(yàn)室走向市場，還受制于高昂的成本。
2018年，本田宣布停止人形機(jī)器人Asimo的研發(fā)，轉(zhuǎn)向研發(fā)更具實(shí)用性的案例，比如專業(yè)護(hù)理、道路交通等領(lǐng)域的機(jī)器人。2000 年以來，Asimo已經(jīng)發(fā)布了七代機(jī)型，一度代表世界領(lǐng)先水平，但因?yàn)榧夹g(shù)復(fù)雜、造價(jià)高達(dá)250萬美元，始終未能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
同樣造價(jià)的Atlas則活成了全民網(wǎng)紅，精彩炫技無人買單。定價(jià)7.45萬美元的機(jī)器狗Spot于2020年登上貨架，當(dāng)年官方公布的銷售量（租借和出售）大約是250個(gè)，其后便沒有更新數(shù)據(jù)。七年時(shí)間里，波士頓動(dòng)力三易其主，從谷歌到軟銀再到現(xiàn)代汽車。
站在時(shí)代的分水嶺上，后來者無疑是幸運(yùn)的。大模型的突破將為人形機(jī)器人開拓更多應(yīng)用場景，催生新的需求，引發(fā)規(guī)模效應(yīng)實(shí)現(xiàn)降本，從而打開更大的市場，并促使企業(yè)研發(fā)更加先進(jìn)的智能技術(shù)，形成技術(shù)-應(yīng)用-成本的飛輪效應(yīng)。
在這場激烈的角逐中，快速集齊智能技術(shù)、成熟供應(yīng)鏈和應(yīng)用場景三塊拼圖的玩家，有可能最先啟動(dòng)飛輪。
擎天柱的秘密武器
2021年的AI Day上，特斯拉人形機(jī)器人的概念圖首次發(fā)布。
一年后，Optimus就以原型機(jī)真身示人，關(guān)節(jié)、骨骼、電纜等設(shè)備清晰可見，在現(xiàn)場行走揮手。而在演示視頻里，它已經(jīng)可以做一些簡單的工作，比如在工廠搬運(yùn)箱子、在辦公室澆花。
今年10月的最新亮相中，Optimus已經(jīng)學(xué)會(huì)了分揀不同顏色的積木，在人為打亂的情況下也能有序分類，并把顛倒的積木擺正。除此之外，還能平穩(wěn)地完成單腿支撐的瑜伽動(dòng)作。短短三年時(shí)間，Optimus在感知、大腦、運(yùn)動(dòng)與控制方面都進(jìn)步神速。
不過，和“體育生”Atlas相比，Optimus顯得平平無奇。但是很多人沒有注意到，Atlas沒有手指，只能完成開門、抓握等大動(dòng)作，拿、捏、舉、拉這些動(dòng)作就超綱了。而Optimus卻能像人手一樣完成復(fù)雜靈巧的工作，并承擔(dān)大約9公斤的負(fù)重。
更重要的是，Optimus實(shí)現(xiàn)了端到端的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：僅僅通過視覺輸入，就可以控制各個(gè)部件的動(dòng)作，省去了一系列手動(dòng)設(shè)計(jì)的中間步驟和特征提取過程。這就使得機(jī)器人具備自主學(xué)習(xí)能力，快速適應(yīng)不同的環(huán)境。
看似后來居上，其實(shí)蓄謀已久。馬斯克早就說過：“特斯拉可以說是全球‘最大’的機(jī)器人公司，因?yàn)槲覀兊钠嚲拖褫喿由系陌敫兄獧C(jī)器人。”O(jiān)ptimus（擎天柱）的秘密就藏在名字里，如同變形金剛一樣從四輪汽車人變身為雙足機(jī)器人。
在核心的大腦部分，Optimus采用了與特斯拉電動(dòng)車相同的全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)FSD和感知計(jì)算單元，以及自主研發(fā)的Dojo D1超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片以及三顆Autopilot級(jí)別自動(dòng)輔助攝像頭。
在智能駕駛中，F(xiàn)SD算法利用傳感器數(shù)據(jù)感知環(huán)境，并以此進(jìn)行路徑規(guī)劃和決策。根據(jù)去年AI Day公布的數(shù)據(jù)，特斯拉已經(jīng)積累 480 萬段數(shù)據(jù)，訓(xùn)練 7.5 萬個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每 8 分鐘就要出一個(gè)新的模型，共有 281 個(gè)模型用到了特斯拉的車上，在此基礎(chǔ)上已推出 35 個(gè) FSD 更新版本。
而Dojo是人工智能的訓(xùn)練“道場”，將數(shù)百萬輛汽車采集到的現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)傳輸?shù)匠阆到y(tǒng)，通過運(yùn)算和分析，推動(dòng)智能進(jìn)化。以往特斯拉主要依靠英偉達(dá)的GPU構(gòu)建訓(xùn)練機(jī)，每年需要支付數(shù)億美金。自研芯片D1的誕生，不僅省下一大筆開支，更攻克了算力的“卡脖子”環(huán)節(jié)。
Optimus完美承接了車端的資源積累，并將受益于規(guī)模效應(yīng)，大幅降低成本。不過，要實(shí)現(xiàn)具身智能，多模態(tài)的AI能力還有待提升。今年7月份馬斯克宣布成立xAI，進(jìn)軍AGI，向微軟、谷歌等巨頭發(fā)出戰(zhàn)書。
最近OpenAI董事會(huì)罷免創(chuàng)始人Sam Altman，引發(fā)700多名員工聯(lián)名抗議：“OpenAI is nothing without its people”。一波三折之后，Altman回歸并組建了新的董事會(huì)。在此期間，英偉達(dá)公開喊話，意圖挖人。DeepMind據(jù)傳已經(jīng)收到來自O(shè)penAI員工的簡歷。AGI人才之戰(zhàn)，一觸即發(fā)。
AI決定了機(jī)器人產(chǎn)品力的天花板，而硬件決定產(chǎn)品的落地程度。
與汽車不同的是，機(jī)器人要求更高的靈活度、精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，需要幾十個(gè)關(guān)節(jié)完美配合，才能完成復(fù)雜動(dòng)作。這是硬件中價(jià)值量較大的一塊，也蘊(yùn)藏著新技術(shù)方向的機(jī)會(huì)。
Optimus全身上下有40 個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行器，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)14個(gè)，用在肩膀、手腕、腰、髖四個(gè)旋轉(zhuǎn)部位。直線關(guān)節(jié)14個(gè)，用在手肘、手腕、髖、膝、腳踝5個(gè)部位，模擬人肌肉組織，提供強(qiáng)大的直線拉力。去年的AI Day上，單個(gè)線性執(zhí)行器能拉起一臺(tái)半噸重的音樂會(huì)三角鋼琴。手指關(guān)節(jié)12個(gè)，其中大拇指處使用2套，使得拇指和手掌都能像人手一樣彎曲。
旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主要由諧波減速器和電機(jī)構(gòu)成，也包括編碼器、角接觸軸承、力矩傳感器等。據(jù)我們市場調(diào)研顯示，樣件價(jià)格單套旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)價(jià)值量2400-4100元，按照批量供應(yīng)價(jià)格來計(jì)算，14套的價(jià)值量在2-3萬之間。其中諧波減速器價(jià)值量最高，單臺(tái)1000-2000元。
諧波減速器是眾多減速器類型中的一種，具有傳動(dòng)比高、質(zhì)量體積小、齒隙小可反向傳動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是剛度低，主要應(yīng)用在機(jī)器人輕載位置。另一種RV減速器抗沖擊能力更強(qiáng)，傳動(dòng)效率也高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量體積大，更多應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，做一些高負(fù)載的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)，中國制造已經(jīng)打破了國際龍頭的壟斷，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)諧波減速器的規(guī)?；瘧?yīng)用。
來源：招商證券
直線關(guān)節(jié)主要由電機(jī)和行星滾珠絲杠構(gòu)成，也包括點(diǎn)接觸軸承、深溝球軸承、力矩傳感器等，據(jù)我們市場調(diào)研顯示，樣件價(jià)格單套直線關(guān)節(jié)價(jià)值量3700-5000元，14套的價(jià)值量也在2-3萬區(qū)間。其中行星滾珠絲杠價(jià)值量最高，單臺(tái)約3000元。
在工業(yè)領(lǐng)域主要有三種絲杠，第一種是梯形螺紋絲杠，其實(shí)就是一個(gè)螺母套在螺桿上面。第二種叫做滾珠絲杠，在螺母和螺桿之間加了一些小鋼珠，降低摩擦阻力，提升傳動(dòng)扭距。第三種就是行星滾柱絲杠，在螺母和螺桿之間，用滾柱取代滾珠，由點(diǎn)接觸變?yōu)榫€接觸，因此可承載的力矩、最高轉(zhuǎn)速均有明顯提升。
以往很少有高精尖的設(shè)備會(huì)用到行星滾柱絲杠，因此市場空間非常小，國內(nèi)企業(yè)鮮有布局。人形機(jī)器人的需求興起后，那些具有強(qiáng)大技術(shù)積累和資源能力的企業(yè)，有望在市場擴(kuò)容中占據(jù)領(lǐng)先份額。
手指關(guān)節(jié)由于空間非常有限，運(yùn)用了一種特殊的電機(jī)，叫空心杯電機(jī)。相比傳統(tǒng)直流電機(jī)，空心杯電機(jī)用銅線圈取代了鐵芯轉(zhuǎn)子，優(yōu)勢(shì)在于無鐵損傳動(dòng)效率高、體積小、功率密度高、可控性高、噪音低，之前主要應(yīng)用于航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域。海外三巨頭占據(jù)了全球的主要份額，國內(nèi)企業(yè)通過海外收購也在加速追趕，包括研發(fā)繞線技術(shù)。
此外，出于節(jié)能和穩(wěn)定性的需求，雙足機(jī)器人還需要克服重力勢(shì)能，采用輕量化的新型材料，包括鎂合金、鈦合金、碳纖維材料等等。
據(jù)開源證券統(tǒng)計(jì)，Optimus的硬件成本超過一半，要達(dá)到 2 萬美金售價(jià)還有84%的降價(jià)空間。在新能源汽車迅速崛起的浪潮中，國內(nèi)供應(yīng)鏈企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、響應(yīng)效率和差異化降本方面已經(jīng)顯露出優(yōu)勢(shì)，甚至誕生出世界領(lǐng)軍的企業(yè)。人形機(jī)器人的科技浪潮中，我們期待新的黑馬涌現(xiàn)。
Optimus投入使用的第一站，將會(huì)是特斯拉的超級(jí)工廠。加州、上海、德州、柏林、墨西哥五大超級(jí)工廠共有12.8萬名員工，假設(shè)只是取代其中部分人力，也能創(chuàng)造數(shù)量可觀的需求，開啟產(chǎn)業(yè)化落地的進(jìn)程。
當(dāng)雇傭一個(gè)人形機(jī)器人的成本與同等勞動(dòng)力的人類收入相當(dāng)時(shí)，機(jī)器人將真正改變社會(huì)的生產(chǎn)力結(jié)構(gòu)，走進(jìn)各行各業(yè)與千家萬戶。這不只是萬億級(jí)的增量市場，更是一個(gè)充滿無限可能的新紀(jì)元。
朱雀基金年度策略會(huì)將于12月15日在上海召開，將圍繞“能源革命”“智能時(shí)代”“內(nèi)需驅(qū)動(dòng)”三大權(quán)益聚焦方向以及固收、量化等多元資產(chǎn)展開討論。如有想要了解的問題，歡迎留言。
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