為助力全省廣大領(lǐng)導(dǎo)干部關(guān)注全球科技發(fā)展態(tài)勢,、了解科技前沿動態(tài),、樹立科技戰(zhàn)略思維,、提升科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)決策水平、增強駕馭經(jīng)濟社會發(fā)展復(fù)雜矛盾和問題的能力,，6月17日,，由山西省科協(xié)、山西省直機關(guān)工委,、山西省教育廳,、山西省科技廳共同主辦的以“機器人的現(xiàn)狀與發(fā)展”為主題的“科技的力量”院士專家報告會第二場在山西省科技館成功舉辦。報告會特邀中國科學(xué)院自動化研究所多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國重點實驗室研究員王碩和北京理工大學(xué)二級教授楊健兩位專家作深度解讀,。

機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

專家名片

王碩：中國科學(xué)院研究員,、博導(dǎo)，中國科學(xué)院自動化所多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國重點實驗室研究員,，“十三五”“十四五”國家重點研發(fā)計劃“智能機器人”重點專項專家

機器人是全面融入國民經(jīng)濟的智能技術(shù),。美國提出了機器人計劃3.0，歐洲有《地平線計劃》,，日本有《機器人新戰(zhàn)略》,。這意味著，機器人已成為世界科技競爭的重要領(lǐng)域,。

在航空,、航天、交通,、船舶,、風(fēng)電等高端制造業(yè),，電子、紡織,、五金,、食品加工等傳統(tǒng)勞動密集型行業(yè)，煤礦,、冶金,、建筑、化學(xué)品等傳統(tǒng)高危高負荷行業(yè),，工業(yè)機器人發(fā)揮著重要作用,。在“中國天眼”等國家重大科學(xué)工程，核電站,、大壩、大型橋梁等國家重大基礎(chǔ)設(shè)施中,，特種機器人為建造和運維工作提供了重要裝備,。在醫(yī)療、康復(fù),、養(yǎng)老,、助殘等方面，手術(shù)機器人,、康復(fù)機器人為人民生命健康提供了重要保障,。

機器人的主要任務(wù)是提質(zhì)、增效和完成危險,、重復(fù),、枯燥的工作。提質(zhì)指的是提高產(chǎn)品的質(zhì)量,、產(chǎn)品的一致性,。增效指的是提高生產(chǎn)效益、降低成本消耗,。機器人也可以完成人類不愿意干,、不能干或干不好的危險、重復(fù),、枯燥的工作,。工業(yè)機器人的應(yīng)用將進一步推動制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，形成新質(zhì)生產(chǎn)力,。特種機器人的發(fā)展將滿足國家重大工程和重大裝備的需求,。服務(wù)機器人的發(fā)展將惠及民生，推動銀發(fā)經(jīng)濟發(fā)展,，滿足養(yǎng)老,、醫(yī)療,、康復(fù)等服務(wù)需求。

從第一個工業(yè)機器人專利至今,，機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展已走過70余年的歷史,。隨著1961年第一臺工業(yè)機器人Uminate安裝在通用汽車工廠，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大,，KUKA六軸電機驅(qū)動機器人,、通用機器人PUMA、SCARA機器人等典型產(chǎn)品迭代優(yōu)化更新,，在汽車,、電子制造等行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，尤其是近十年,，智能制造推動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)快速增長,。在工業(yè)機器人發(fā)展的同時，服務(wù)機器人和特種機器人也逐步發(fā)展,。1968年,，斯坦福大學(xué)開發(fā)了智能移動機器人Shakey，在積木環(huán)境下實現(xiàn)了環(huán)境感知和規(guī)劃運動,。1993年,，本田公司研制了第一臺類人步行機器人P1。2000年,，Intuitive公司開發(fā)了達芬奇手術(shù)機器人系統(tǒng),。2008年，波士頓動力公司研制了Bigdog液壓四足機器人,，后續(xù)又推出了Atlas人形機器人系統(tǒng),。

機器人技術(shù)發(fā)展受到原理創(chuàng)新和場景拓展的雙重驅(qū)動。在仿生學(xué)等學(xué)科發(fā)展基礎(chǔ)上,，機器人本體機構(gòu)研究從非生命向生機融合方向發(fā)展,。隨著微納傳感器等技術(shù)的發(fā)展，機器人的感知能力從單一模態(tài)信息感知向多模態(tài)信息融合感知方向發(fā)展,。隨著腦科學(xué),、生命科學(xué)研究的深入，機器人的智能從程序邏輯向自主進化類腦智能方向發(fā)展,。工作環(huán)境變化,，使機器人從結(jié)構(gòu)化固定式工作環(huán)境逐步進入非結(jié)構(gòu)化工作環(huán)境運行。人機關(guān)系變化,，使機器人與人從傳統(tǒng)的物理空間隔離轉(zhuǎn)變?yōu)槿藱C共融,、共享工作空間。作業(yè)方式的變化，使機器人從預(yù)編程簡單操作轉(zhuǎn)向類人靈巧作業(yè)的作業(yè)方式,。

全球機器人市場持續(xù)蓬勃發(fā)展,，中國的機器人市場也在持續(xù)快速增長。2022年,，報告顯示中國機器人市場規(guī)模是174億美元,，連續(xù)5年增長率達到22%，而且工業(yè)機器人市場規(guī)模達到87億美元,。2013年以來,，中國一直是工業(yè)機器人全球第一大消費市場，中國工業(yè)機器人占了全球工業(yè)機器人一半的產(chǎn)銷量,。這顯示機器人作為重要的制造裝備在自動化改造,、智能化升級過程中獲得廣泛應(yīng)用。

在機器人領(lǐng)域,，我國從“七五”計劃開始就進行了前瞻性布局,，夯實基礎(chǔ)、培育產(chǎn)業(yè),，通過幾十年的不懈努力,，為中國機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定雄厚的基礎(chǔ)。工業(yè)機器人產(chǎn)品及應(yīng)用實現(xiàn)突破,，當(dāng)前國產(chǎn)工業(yè)機器人銷量已占據(jù)國內(nèi)市場近一半。以“蛟龍?zhí)枴?、盾?gòu)機為代表的重大裝備進入實際應(yīng)用,。無人機、平衡車等產(chǎn)品在相關(guān)領(lǐng)域已形成了局部優(yōu)勢,。同時,，形成了一批專業(yè)研發(fā)隊伍，培育了一批機器人核心零部件,、整機和系統(tǒng)集成企業(yè),，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

目前,，工業(yè)機器人從2013年國民經(jīng)濟25個行業(yè)大類,、52個行業(yè)中類擴展到當(dāng)今71個行業(yè)大類、226個行業(yè)中類,。它們出現(xiàn)在不同的場景,，從工業(yè)領(lǐng)域的裝配、搬運,、碼垛,、焊接、噴涂等到金屬加工、半導(dǎo)體,、芯片,、服裝、化工,、能源都有大量的應(yīng)用,。在商業(yè)領(lǐng)域，服務(wù)機器人具備了清潔,、接待,、引導(dǎo)、消毒或者是配送,、搬運,、導(dǎo)覽、娛樂等服務(wù)能力,，在酒店,、餐飲、商場,、寫字樓,、銀行、物流企業(yè)獲得廣泛應(yīng)用,。在醫(yī)療方面,，近幾年國內(nèi)在醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)機器人方面涌現(xiàn)了眾多初創(chuàng)型企業(yè),，在手術(shù),、康復(fù)等領(lǐng)域開發(fā)了大量機器人產(chǎn)品，部分產(chǎn)品已獲得CFDA認證,。此外,，機器人也在農(nóng)業(yè)、應(yīng)急救援,、消防,、勘探勘測等眾多場景中獲得大量應(yīng)用。

這些趨勢表明,，機器人技術(shù)正處于快速發(fā)展時期,，未來機器人將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，極大地改變?nèi)祟惖纳詈凸ぷ鞣绞健?/p>

當(dāng)前,，中國機器人產(chǎn)業(yè)正處于機遇與挑戰(zhàn)并存的關(guān)鍵節(jié)點：一方面,，面臨國際龍頭企業(yè)的激烈競爭、技術(shù)引進與成本壓力持續(xù)存在等難題,；另一方面,，政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化,、核心技術(shù)進步加快、產(chǎn)品形態(tài)加速變革,、龐大內(nèi)需市場形成有力支撐,，這些因素為產(chǎn)業(yè)升級提供了重要機遇。在此背景下,，中國機器人產(chǎn)業(yè)亟需向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型,。

展望未來，全球機器人產(chǎn)業(yè)將迎來戰(zhàn)略格局重塑,，中國憑借技術(shù)突破與市場規(guī)模優(yōu)勢,，將成為新產(chǎn)業(yè)格局中的核心力量。未來,，中國也必將整體位居世界強國行列,。

王碩

大模型與智能醫(yī)療機器人：態(tài)勢與展望

專家名片

楊健：北京理工大學(xué)二級教授,、博導(dǎo),，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，國家新一代人工智能重大項目首席科學(xué)家

要了解機器人,，首先應(yīng)當(dāng)了解一下什么是大模型,。大模型指的是利用海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成的深度學(xué)習(xí)模型，它們具備強大的數(shù)據(jù)處理和生成能力,。例如,OpenAIde的GPT系列,、深度求索的deepseek以及百度的文心一言都是典型的大模型代表。

大模型在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,。語言處理方面,，大模型能夠生成高質(zhì)量的文本，廣泛應(yīng)用于智能客服,、內(nèi)容創(chuàng)作等場景；圖像識別領(lǐng)域,，大模型能夠準(zhǔn)確識別圖像中的物體,、場景，并具備生成逼真圖像的能力,；語音識別方面,，大模型可以實現(xiàn)高精度的語音轉(zhuǎn)文字和語音合成等功能。

人工智能是一個廣泛的領(lǐng)域,，它涵蓋了多種技術(shù)和方法,，其中機器學(xué)習(xí)是其重要組成部分。機器學(xué)習(xí)通過讓計算機從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律,，進而實現(xiàn)智能決策和預(yù)測,。而深度學(xué)習(xí),，作為機器學(xué)習(xí)的一個分支，通過構(gòu)建深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬人腦的工作方式,，實現(xiàn)了在圖像識別,、語音識別、自然語言處理等領(lǐng)域的突破,。

再看大語言模型,，它主要是處理語言的，處理什么數(shù)據(jù)就叫什么模型,，除了語言模型還有處理視覺,、音頻、生成數(shù)據(jù)等其他作用的模型,。ChatGPT只是人工智能大語言模型里的一個類別,，現(xiàn)在也是國際上最前沿的人工智能技術(shù)。我們知道OpenAI有千億美金這樣一個規(guī)模,，它的計算能力可以講是名列前茅的,，這樣的大模型跟ChatGPT相比，國內(nèi)的發(fā)展還是有一定的距離,。

人類社會從機械化時代的工業(yè)1.0,，到電氣化時代的工業(yè)2.0，再到信息化的工業(yè)3.0,，再到正在邁向的工業(yè)4.0智能化時代,，工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人發(fā)揮著越來越重要的作用,。智能機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造,、國防安全、智能服務(wù),、醫(yī)療等各個行業(yè),，呈現(xiàn)出同步發(fā)展的趨勢，并具有廣闊的應(yīng)用前景,。以大模型為代表的人工智能技術(shù),，正在成為引領(lǐng)新一代產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力。

醫(yī)療大模型訓(xùn)練需要大量文本,、影像,、生化指標(biāo)等多模態(tài)的數(shù)據(jù)樣本，但醫(yī)療行業(yè)對患者隱私保護和數(shù)據(jù)安全的要求較高,。如何化解這一矛盾是醫(yī)療大模型發(fā)展的重要課題,。我認為，大模型在設(shè)計上更應(yīng)考慮不同層級結(jié)構(gòu)之間既要隔離又要打通的特殊需求,。

未來科技賦能人類發(fā)展創(chuàng)新技術(shù),，機器人輔助手術(shù)是臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的里程碑,。借助微創(chuàng)手術(shù)和相關(guān)底層技術(shù)發(fā)展，手術(shù)機器人能從視覺,、聽覺和觸覺上為醫(yī)生進行手術(shù)操作提供輔助支持,，被用于普腹外科、泌尿外科,、心血管外科,、胸心外科、骨科,、神經(jīng)外科等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對手術(shù)器械的精準(zhǔn)控制,。手術(shù)機器人具有操作高度復(fù)雜手術(shù)、減少術(shù)后并發(fā)癥,、三維高清成像,、震顫濾除、縮短學(xué)習(xí)曲線,、減少輻射及暴露等諸多優(yōu)點,，按照功能可以劃分為操作手術(shù)機器人和定位手術(shù)機器人。

市場空間之廣闊,、技術(shù)迭代之必然,、技術(shù)路徑之融合是手術(shù)機器人的未來發(fā)展趨勢。手術(shù)機器人在國外發(fā)展迅猛,，而國內(nèi)正處于起步階段,，面臨研發(fā)投入低、創(chuàng)新力弱,、高端市場技術(shù)壁壘高,、核心部件依賴進口、研發(fā)周期長,、準(zhǔn)入門檻高等發(fā)展難點?，F(xiàn)階段手術(shù)機器人仍存在諸多局限性，臨床輔助達不到需求,，需要進一步迭代,。未來手術(shù)機器人會向安全化、精準(zhǔn)化,、小型化、多術(shù)式兼容發(fā)展,，實現(xiàn)操控與導(dǎo)航定位融合,、成像設(shè)備與導(dǎo)航融合、人機交互與機器人融合,、人工智能與機器人融合,、5G技術(shù)與機器人融合,。

人工智能技術(shù)已經(jīng)深度融入科研活動中，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域,。未來,，人工智能有望為醫(yī)生提供治療決策支持，甚至能夠預(yù)測治療效果,。此外,，人工智能在藥物研發(fā)和醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新等方面也將發(fā)揮重要作用。

我本身是從事醫(yī)療行業(yè)的,，我們團隊自主研發(fā)的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng),，經(jīng)過從基礎(chǔ)科研到成果轉(zhuǎn)化的全鏈條攻關(guān)，最終獲得了6項國家三類醫(yī)療器械注冊證和4項二類醫(yī)療器械注冊證,。手術(shù)導(dǎo)航機器人的研發(fā)涉及光學(xué),、機械、電子,、計算機等多個學(xué)科,，需要高度協(xié)同的跨學(xué)科合作。在這一過程中,，團隊克服了諸多技術(shù)難題,，最終成功研發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的手術(shù)導(dǎo)航機器人系統(tǒng)。我們的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)亞毫米級的定位精度,，這對手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性至關(guān)重要,。此外，系統(tǒng)具備實時導(dǎo)航,、圖像融合,、安全預(yù)警等功能，顯著提升了手術(shù)效率和安全性,。這些突破不僅依賴于高精度硬件的支撐,，更得益于先進算法和軟件的深度研發(fā)，凝聚了團隊多年的科研心血,。

增強現(xiàn)實技術(shù)作為當(dāng)前備受關(guān)注的前沿領(lǐng)域,，其核心在于將虛擬目標(biāo)與真實目標(biāo)精確疊加，融合渲染至醫(yī)生的手術(shù)視野中,。這項技術(shù)能夠?qū)⑵は陆M織結(jié)構(gòu)直觀地呈現(xiàn)在醫(yī)生眼前,，為手術(shù)安全性提供有力保障。

現(xiàn)在,，國外已相繼批準(zhǔn)了多款與增強現(xiàn)實手術(shù)導(dǎo)航相關(guān)的醫(yī)療器械注冊證,，而國內(nèi)在這一領(lǐng)域雖已取得一定進展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn),。要真正實現(xiàn)增強現(xiàn)實技術(shù)的臨床應(yīng)用,，需克服諸多技術(shù)難點,，比如，虛實融合深度辨識度,、交叉辨別度,、疊加區(qū)分度等方面的能力還需進一步提升。此外,，虛實目標(biāo)融合的真實感不足,、融合精度低也是目前臨床應(yīng)用的重大難點性問題。目前,，國內(nèi)所謂的增強現(xiàn)實或混合現(xiàn)實系統(tǒng)多用于教學(xué),、培訓(xùn)和學(xué)術(shù)交流，而在實際臨床場景中的廣泛應(yīng)用尚屬空白,。

增強現(xiàn)實技術(shù)將顯著拓展醫(yī)生的術(shù)野,，極大提升手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性。目前,，我們團隊已在虛實融合精準(zhǔn)度,、真實感提升等方面取得了諸多研究成果。隨著技術(shù)的不斷成熟與應(yīng)用的深入,，增強現(xiàn)實技術(shù)將在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮變革性作用,，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)精準(zhǔn)診療帶來全新可能。

楊健

本版內(nèi)容由科學(xué)導(dǎo)報記者楊洋根據(jù)錄音整理