人形機(jī)器人發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及未來趨勢(shì)研判

【關(guān)鍵詞】人形機(jī)器人 人工智能 未來趨勢(shì) 【中圖分類號(hào)】F426.67 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

人形機(jī)器人是指外形或結(jié)構(gòu)模仿人類的機(jī)器人，通常具備類似于人的外貌、姿勢(shì)、動(dòng)作等特點(diǎn)，能夠在一定程度上模擬人類的運(yùn)動(dòng)和行為。人形機(jī)器人不僅可以執(zhí)行日常任務(wù)，還可以進(jìn)行感知、交互、運(yùn)動(dòng)等活動(dòng)，某些高端人形機(jī)器人甚至能夠表現(xiàn)出簡(jiǎn)單的情感和反應(yīng)。人形機(jī)器人集機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制、認(rèn)知技術(shù)等多門學(xué)科于一體，是一個(gè)國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前，人形機(jī)器人正在快速發(fā)展，并在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。盡管技術(shù)上還面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著人工智能、機(jī)器人學(xué)、人機(jī)交互、材料科學(xué)等技術(shù)的突破，未來人形機(jī)器人有望在日常生活、工作、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。與此同時(shí)，社會(huì)、倫理和法律等方面的問題也需要得到更多關(guān)注和解決，以實(shí)現(xiàn)人類與人形機(jī)器人和諧共存。

人形機(jī)器人的發(fā)展歷程

人形機(jī)器人是一種具有人類外形結(jié)構(gòu)和智能功能的機(jī)器人，它們不僅能夠模仿人類的形態(tài)和靈活的舉止動(dòng)作，還能夠進(jìn)行復(fù)雜的環(huán)境感知、自主學(xué)習(xí)和人機(jī)交互。 人形機(jī)器人的發(fā)展歷程可以追溯到幾十年以前，并經(jīng)歷了多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新與突破，涵蓋了人形機(jī)器人從概念到實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展過程。

20世紀(jì)初，雖然人形機(jī)器人還沒有出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)中，但早期的科幻小說和機(jī)械設(shè)計(jì)啟發(fā)了人們的想象力。1920年，劇作家卡雷爾·恰培克在他的科幻情節(jié)劇《羅素姆的萬能機(jī)器人》中，第一次提出了“機(jī)器人”（Robot）這個(gè)名詞，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源，在捷克語中，Robot這個(gè)詞是指一個(gè)服役的奴隸，這為后來的機(jī)器人研究打下了概念及理論基礎(chǔ)。同時(shí)，早期的一些機(jī)械人形設(shè)計(jì)出現(xiàn)在自動(dòng)化裝置中，如機(jī)械人玩偶，這些裝置能夠執(zhí)行簡(jiǎn)單的動(dòng)作，但并沒有復(fù)雜的智能系統(tǒng)。

20世紀(jì)50年代，計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能的基礎(chǔ)研究開始興起，科學(xué)家們開始討論如何讓機(jī)器模仿人類行為。如被稱為人工智能之父的艾倫·圖靈（Alan Turing）提出的“圖靈測(cè)試”為評(píng)估機(jī)器智能提供了標(biāo)準(zhǔn)。圖靈測(cè)試是指測(cè)試者在與被測(cè)試者（被測(cè)試者包括一個(gè)人和一臺(tái)機(jī)器）隔開的情況下，測(cè)試者通過一些裝置（如鍵盤）向被測(cè)試者隨意提問。問過一些問題后，如果被測(cè)試者有超過30%的答復(fù)不能使測(cè)試者確認(rèn)出哪個(gè)是人、哪個(gè)是機(jī)器，那么這臺(tái)機(jī)器就通過了測(cè)試，并被認(rèn)為具有人類智能。1959年，約瑟夫·恩格爾伯格（Joseph Engelberger）和喬治·德沃爾（George Devol）發(fā)明了“Unimate”機(jī)器人，這是第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，雖然不是人形的，但為機(jī)器人技術(shù)的普及奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初期，機(jī)器人已躁動(dòng)于人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的母胎之中，人們含有幾分不安地期待著它的誕生。他們不知道即將問世的機(jī)器人將是個(gè)寵兒還是個(gè)怪物。

針對(duì)人類社會(huì)對(duì)即將問世的機(jī)器人的不安，美國(guó)著名科學(xué)幻想小說家阿西莫夫于1950年在他的小說《我是機(jī)器人》中，首先使用了“機(jī)器人學(xué)”（Robotics）這個(gè)詞來描述與機(jī)器人有關(guān)的科學(xué)，并提出了有名的“機(jī)器人三原則”：一是機(jī)器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀；二是機(jī)器人必須絕對(duì)服從于人類，除非這種服從有害于人類；三是機(jī)器人必須保護(hù)自身不受傷害，除非為了保護(hù)人類或者是人類命令它作出犧牲。這三條守則，賦予機(jī)器人社會(huì)新的倫理性，并使機(jī)器人概念通俗化，從而更易于被人類社會(huì)所接受。至今，“機(jī)器人三原則”仍為機(jī)器人研究人員、設(shè)計(jì)制造廠家和用戶提供了十分有意義的指導(dǎo)方針。

20世紀(jì)70年代，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，人形機(jī)器人的研究開始進(jìn)入一個(gè)新的階段，日本本田公司（Honda）于1973年推出了其早期的人形機(jī)器人，這款機(jī)器人展示了基本的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能力，但其行動(dòng)非常簡(jiǎn)單。20世紀(jì)80年代，日本的京都大學(xué)和東京大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)開始開發(fā)更為復(fù)雜的機(jī)器人。日本本田公司的P2和P3系列機(jī)器人逐漸具備了更好的人形外觀和簡(jiǎn)單的行走能力，能夠模仿一些基本的人的動(dòng)作。1996年，日本國(guó)家工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所（AIST）推出了“HRP-1”人形機(jī)器人，這是一款具備初步步態(tài)控制和視覺系統(tǒng)的機(jī)器人，代表著人形機(jī)器人逐步走向?qū)嵱没?000年，日本本田公司推出了阿西莫（ASIMO）機(jī)器人，這款機(jī)器人是當(dāng)時(shí)世界上比較先進(jìn)的人形機(jī)器人之一，ASIMO具備了較為流暢的步態(tài)，能夠完成走路、跑步、跳躍等動(dòng)作，甚至能與人類進(jìn)行簡(jiǎn)單的互動(dòng)。WABIAN（仿人機(jī)器人） 是由早稻田大學(xué)的加藤·高西研究室開發(fā)的一款雙足仿人機(jī)器人，其設(shè)計(jì)目的是模擬人類運(yùn)動(dòng)，以替代人類進(jìn)行康復(fù)設(shè)備的測(cè)試，解決老齡化社會(huì)中老年人行動(dòng)不便的問題。該機(jī)器人模擬人類的關(guān)節(jié)分布和運(yùn)動(dòng)形式，行走步態(tài)與人類非常相似。

21世紀(jì)前十年間，機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展，人工智能技術(shù)的突破使得人形機(jī)器人不僅具備更復(fù)雜的動(dòng)作和步態(tài)，還能進(jìn)行更高水平的感知和交互。2013年，波士頓動(dòng)力公司推出了“阿特拉斯”（Atlas），這是一款高度靈活的人形機(jī)器人，能夠完成跑步、跳躍等復(fù)雜動(dòng)作，并可以在不平坦的地面上行走。Atlas標(biāo)志著人形機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)能力方面取得了重大突破。2014年，日本軟銀推出了其著名的人形機(jī)器人Pepper，該機(jī)器人能夠與人類進(jìn)行情感交互，具備了基礎(chǔ)的自然語言處理和面部識(shí)別能力，成為商用和家庭用途的熱門產(chǎn)品。2015年，波士頓動(dòng)力公司的SpotMini和Spot等機(jī)器人也展示了在實(shí)際環(huán)境中行走、抓取物體的能力，雖然它們并不是嚴(yán)格意義上的“人形”機(jī)器人，但它們的動(dòng)作與靈活性為人形機(jī)器人技術(shù)提供了參考。

2020年前后，隨著人工智能、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的發(fā)展，越來越多的公司和機(jī)構(gòu)開始推出先進(jìn)的人形機(jī)器人。例如，特斯拉的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在2021年宣布計(jì)劃推出“Optimus”人形機(jī)器人，旨在為日常生活提供服務(wù)。2023年，隨著大模型技術(shù)的快速發(fā)展，人形機(jī)器人技術(shù)在運(yùn)動(dòng)能力、感知能力、人工智能等方面取得了較大突破，新的研究嘗試通過機(jī)器學(xué)習(xí)等方法讓人形機(jī)器人能夠在更多復(fù)雜場(chǎng)景下進(jìn)行自主決策和互動(dòng)。

隨著人工智能、傳感器技術(shù)、材料科學(xué)以及計(jì)算能力的進(jìn)一步發(fā)展，人形機(jī)器人將趨向更加自然、靈活和智能。未來的挑戰(zhàn)不僅僅在于讓人形機(jī)器人更加人性化，還包括如何讓它們?cè)趶?fù)雜的環(huán)境中高效工作，并與人類密切協(xié)作。預(yù)計(jì)未來的人形機(jī)器人不僅會(huì)在家庭、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，還可能在教育、老齡化社會(huì)的照護(hù)、災(zāi)難救援等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。簡(jiǎn)言之，人形機(jī)器人的發(fā)展歷程體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、機(jī)械工程等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的進(jìn)步。盡管仍有很多技術(shù)難題需要破解，但人形機(jī)器人在未來將可能成為社會(huì)中的重要組成部分。

人形機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，人形機(jī)器人技術(shù)取得了顯著進(jìn)展，從基本的運(yùn)動(dòng)和交互能力到高度智能化的自主決策和復(fù)雜任務(wù)執(zhí)行，應(yīng)用范圍不斷拓展。人形機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀主要包括以下幾個(gè)方面：

一是已具備相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)能力及具有一定的靈活性。通過先進(jìn)的控制算法和高精度的傳感器，人形機(jī)器人能夠完成各種動(dòng)作，如行走、跑步、跳躍、上下樓梯等。波士頓動(dòng)力公司的Atlas是當(dāng)前運(yùn)動(dòng)能力比較強(qiáng)的人形機(jī)器人之一。Atlas能夠完成跑步、跳躍、翻滾等高難度動(dòng)作，并且在不平坦地形或障礙物面前，仍能維持較高的穩(wěn)定性。雖然日本本田公司的ASIMO已經(jīng)相對(duì)較老，但它仍是一款經(jīng)典的人形機(jī)器人，展示了復(fù)雜的步態(tài)控制和手勢(shì)互動(dòng)能力。其最新版本已經(jīng)能夠與人類進(jìn)行多樣化的交互，如打招呼、遞物、與人對(duì)話等。

二是在感知和人機(jī)互動(dòng)方面的能力顯著增強(qiáng)。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代人形機(jī)器人在感知和人機(jī)互動(dòng)方面的能力顯著增強(qiáng)。當(dāng)前已有能力為人形機(jī)器人配備高效的視覺、聽覺、觸覺等感知系統(tǒng)，使得人形機(jī)器人能夠更自然地與人類交流。由日本軟銀推出的Pepper是一款可綜合考慮周圍環(huán)境，并積極主動(dòng)地作出反應(yīng)的人形機(jī)器人，具備情感識(shí)別和自然語言處理能力。Pepper能通過表情、語音與人類進(jìn)行互動(dòng)，并且能夠根據(jù)人的情感狀態(tài)調(diào)整自己的行為。由Hanson Robotics公司開發(fā)的索菲亞（Sophia）是一款著名的人形社交機(jī)器人。Sophia能夠識(shí)別面部表情變化、進(jìn)行語音交流和自然語言理解，甚至能與人類進(jìn)行有深度的對(duì)話。她還具有一定的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)能力，能夠在互動(dòng)中不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)。

三是能力得到提升并能夠執(zhí)行更高層次的任務(wù)。人工智能的應(yīng)用使得人形機(jī)器人能夠執(zhí)行并完成更為復(fù)雜的任務(wù)。通過深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、圖像識(shí)別等技術(shù)，人形機(jī)器人能夠在不斷的交互中提升自己的能力，并執(zhí)行更高層次的任務(wù)。比如，人形機(jī)器人如Pepper和Sophia能夠通過語音識(shí)別和自然語言生成與人進(jìn)行流暢的對(duì)話。隨著人工智能算法的進(jìn)步，人形機(jī)器人的語言理解和生成能力日益接近人類。又如，一些高端人形機(jī)器人正在集成自我學(xué)習(xí)的功能，通過不斷接收來自環(huán)境和用戶的反饋來優(yōu)化行為和決策。例如，Sophia和一些研究型人形機(jī)器人在對(duì)話中能夠識(shí)別情感并作出回應(yīng)。

四是應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展到多個(gè)實(shí)際場(chǎng)景。人形機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)從最初的科研和展示，逐步拓展到多個(gè)實(shí)際場(chǎng)景，涵蓋了教育、服務(wù)、醫(yī)療、娛樂、家庭等多個(gè)領(lǐng)域。人形機(jī)器人可以在商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、酒店等場(chǎng)所承擔(dān)接待、導(dǎo)覽等工作。Pepper等人形機(jī)器人通過與顧客互動(dòng)提供信息和服務(wù)，提升了用戶體驗(yàn)。隨著全球人口老齡化問題的加劇，老年人護(hù)理成為人形機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。例如，人形機(jī)器人可以為老年人提供監(jiān)護(hù)、陪伴、情感支持等服務(wù)，甚至幫助老年人完成一些日?；顒?dòng)，如就餐、拿藥等。還有不少公司已經(jīng)開始將人形機(jī)器人應(yīng)用于教育領(lǐng)域，尤其是在早期兒童教育領(lǐng)域和特殊教育領(lǐng)域。人形機(jī)器人可以通過互動(dòng)式教學(xué)、故事講解等方式，提高學(xué)習(xí)的趣味性和效果。目前，一些研究型人形機(jī)器人被用于輔助康復(fù)治療，尤其是在運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)方面。這些人形機(jī)器人通過模仿人類動(dòng)作幫助病人進(jìn)行肢體活動(dòng)，甚至可以進(jìn)行心理疏導(dǎo)。

五是擁有一定自主性及能夠同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)簡(jiǎn)單任務(wù)。人形機(jī)器人逐步發(fā)展成可以獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)的智能體。通過高效的算法和更強(qiáng)大的計(jì)算能力，人形機(jī)器人可以在動(dòng)態(tài)環(huán)境中作出自主決策，并完成復(fù)雜的任務(wù)。人形機(jī)器人現(xiàn)在能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行自主導(dǎo)航，避開障礙物并規(guī)劃路徑，執(zhí)行如搬運(yùn)物品、送餐等任務(wù)；能夠通過視覺和傳感器實(shí)時(shí)感知周圍環(huán)境，并實(shí)時(shí)調(diào)整自己的行為。一些新型人形機(jī)器人已經(jīng)能夠同時(shí)處理語音、視覺、觸覺等多模態(tài)的信息，進(jìn)行復(fù)雜任務(wù)的協(xié)調(diào)。例如，它們能夠識(shí)別物品、與人進(jìn)行交流，同時(shí)操作機(jī)械手臂進(jìn)行物品搬運(yùn)。

未來，人形機(jī)器人將更加智能和具備更多功能，逐步融入日常生活的方方面面，將能夠更加準(zhǔn)確地理解人類的情感、需求，并根據(jù)情境作出適應(yīng)性反應(yīng)。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人形機(jī)器人將能夠在更加復(fù)雜的環(huán)境中自主執(zhí)行任務(wù)，并在與人類的互動(dòng)中更智能。從家庭到工作場(chǎng)所，再到公共服務(wù)領(lǐng)域，人形機(jī)器人將廣泛應(yīng)用于日常生活的各個(gè)方面，提供更多的個(gè)性化服務(wù)和解決方案?？陀^而言，雖然人形機(jī)器人仍然面臨諸多技術(shù)和倫理挑戰(zhàn)，但它們的各項(xiàng)能力已經(jīng)在不斷提升，未來有望在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

人形機(jī)器人發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

人形機(jī)器人作為人工智能和機(jī)器人學(xué)的前沿技術(shù)，其發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)既包括技術(shù)上的瓶頸，也包括倫理、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)層面的難題。

第一，技術(shù)挑戰(zhàn)。

運(yùn)動(dòng)能力不協(xié)調(diào)和穩(wěn)定性差。目前盡管一些人形機(jī)器人（如波士頓動(dòng)力公司的Atlas）在運(yùn)動(dòng)能力上取得了顯著進(jìn)展，但實(shí)現(xiàn)更加自然和流暢的運(yùn)動(dòng)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。人形機(jī)器人需要模擬人類的復(fù)雜步態(tài)、身體協(xié)調(diào)和平衡，尤其是在不平坦地面或面對(duì)外部沖擊時(shí)保持穩(wěn)定，這涉及到多個(gè)學(xué)科的深度融合，包括控制理論、力學(xué)、人工智能和感知技術(shù)。還有動(dòng)作靈活性與平衡問題，當(dāng)人形機(jī)器人需要快速奔跑、跳躍或完成復(fù)雜的動(dòng)作時(shí)，如何保證其身體的穩(wěn)定性以及避免摔倒，這依賴于高精度的傳感器和高級(jí)算法。此外，高復(fù)雜度的運(yùn)動(dòng)和操作需要大量的電力支持，而現(xiàn)有電池技術(shù)無法滿足長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷運(yùn)行的需求。這就需要開發(fā)出更高效、容量更大的能源系統(tǒng)。

感知能力弱和理解力差。人形機(jī)器人需要具備先進(jìn)的感知系統(tǒng)，以便識(shí)別和理解環(huán)境中的對(duì)象、障礙物、人物和情感。這涉及到多種傳感器和算法的整合，包括視覺、聽覺、觸覺等。通過計(jì)算機(jī)視覺來理解環(huán)境，識(shí)別物體、面部表情、動(dòng)作等。即使在復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的環(huán)境中，人形機(jī)器人的視覺系統(tǒng)也需要快速而準(zhǔn)確地處理大量信息。針對(duì)多模態(tài)感知的整合，如何將不同感知通道（如視覺、聽覺、觸覺）結(jié)合起來，以確保人形機(jī)器人能夠作出更準(zhǔn)確的判斷和反應(yīng)，這一過程對(duì)計(jì)算能力提出了極高的要求。

自然語言理解與生成不夠準(zhǔn)確。人形機(jī)器人需要能夠理解并流暢回應(yīng)自然語言，進(jìn)行對(duì)話和交流。這不僅要求人形機(jī)器人能夠識(shí)別語音，還要求其在對(duì)話中能夠理解上下文、情感和語境，并作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。人形機(jī)器人不僅要“聽懂”人類說話的內(nèi)容，還需要理解語境、情感以及潛在的意圖。經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，如何讓人形機(jī)器人在多種語言和方言環(huán)境下都能順利交流，是一項(xiàng)技術(shù)難題。

自主決策機(jī)械化與任務(wù)執(zhí)行程序化。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人形機(jī)器人開始具備一定的自主決策能力，能夠根據(jù)環(huán)境和任務(wù)的變化進(jìn)行調(diào)整。然而，這種自主性仍然面臨著許多挑戰(zhàn)。在動(dòng)態(tài)和復(fù)雜的環(huán)境中，人形機(jī)器人需要能夠快速作出決策并且規(guī)劃出最優(yōu)的行動(dòng)路徑。這就要求人形機(jī)器人在運(yùn)行過程中能夠?qū)崟r(shí)感知并處理環(huán)境變化。未來的人形機(jī)器人不僅要能夠執(zhí)行單一任務(wù)，還要能夠同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)，例如，在與人互動(dòng)的同時(shí)執(zhí)行某些動(dòng)作（如搬運(yùn)物品或清潔房間）。

第二，倫理與社會(huì)挑戰(zhàn)。

人機(jī)交互的倫理問題。隨著人形機(jī)器人逐漸進(jìn)入日常生活，如何確保人形機(jī)器人與人類之間的交互不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的社會(huì)影響，成為一個(gè)重要的倫理問題。如果人形機(jī)器人能夠識(shí)別和模仿人的情感，它們有可能被用于操控人類情感或心理，特別是在醫(yī)療、教育或娛樂等領(lǐng)域，如何防止人形機(jī)器人在無意或惡意的情況下影響人類行為，是需要謹(jǐn)慎考慮的問題。人形機(jī)器人與人類的互動(dòng)涉及大量的個(gè)人數(shù)據(jù)（如語音、行為、面部表情等），如何確保這些信息的安全以及隱私得到保護(hù)，防止數(shù)據(jù)泄露或?yàn)E用，是一個(gè)緊迫的問題。

社會(huì)適應(yīng)性和就業(yè)影響。隨著人形機(jī)器人在服務(wù)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域的應(yīng)用，許多人擔(dān)心人形機(jī)器人可能會(huì)取代大量人工崗位，從而引發(fā)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題。人形機(jī)器人技術(shù)的普及可能會(huì)影響到許多傳統(tǒng)崗位，尤其是在低技能和重復(fù)性工作領(lǐng)域。如何平衡自動(dòng)化帶來的效率提升與不減少人類勞動(dòng)力的就業(yè)機(jī)會(huì)，是一個(gè)重要的社會(huì)問題。盡管人形機(jī)器人在一些領(lǐng)域取得了進(jìn)展，但許多人仍對(duì)與人形機(jī)器人和諧共存持懷疑態(tài)度，特別是在涉及情感交互和日常生活的領(lǐng)域。因此，如何提高社會(huì)對(duì)人形機(jī)器人技術(shù)的接受度，以及讓人形機(jī)器人更好地融入人類社會(huì)，仍然是一個(gè)需要解決的問題。

第三，成本與經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。

目前，人形機(jī)器人的研發(fā)和制造成本非常高，這使得人形機(jī)器人的商業(yè)化應(yīng)用面臨較大的經(jīng)濟(jì)壓力。開發(fā)一款高性能的人形機(jī)器人涉及到復(fù)雜的硬件、傳感器、軟件和算法的研發(fā)，成本高昂，尤其是在人形機(jī)器人需要具備高精度的運(yùn)動(dòng)能力和感知能力時(shí)，制造過程的復(fù)雜性就會(huì)進(jìn)一步提高。即使一款人形機(jī)器人成功上市，其價(jià)格也通常很高，這限制了其普及應(yīng)用。即使是企業(yè)或政府采購(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間的維護(hù)和更新也是一筆不小的開銷。雖然人形機(jī)器人在一些行業(yè)（如高端服務(wù)、醫(yī)療、教育等）中逐漸有了一定的應(yīng)用，但其普及程度仍然較低。如何讓人形機(jī)器人技術(shù)惠及更多的普通消費(fèi)者，并且具備良好的性價(jià)比，是當(dāng)前商業(yè)化的難點(diǎn)。

第四，法律與監(jiān)管挑戰(zhàn)。

隨著人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)政府和社會(huì)需要制定相關(guān)的法律和規(guī)范來應(yīng)對(duì)技術(shù)帶來的新問題。當(dāng)人形機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)發(fā)生意外或出現(xiàn)錯(cuò)誤，責(zé)任應(yīng)由誰來承擔(dān)？是開發(fā)公司、人形機(jī)器人本身，還是使用者？關(guān)于這一問題目前尚無明確的法律框架。隨著人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，如何制定和執(zhí)行人形機(jī)器人安全標(biāo)準(zhǔn)，確保人形機(jī)器人在與人類互動(dòng)時(shí)不會(huì)對(duì)人類造成傷害，也是未來需要解決的重要問題。

第五，人類—人形機(jī)器人共生問題。

人形機(jī)器人不僅僅是工具，未來可能成為人類生活和工作的伙伴。因此，如何設(shè)計(jì)和制造符合人類需求、能夠與人類和諧共存的機(jī)器人，是一項(xiàng)重要的課題。如何讓人形機(jī)器人更人性化，能夠感知、理解并尊重人類的情感和需求，進(jìn)而更好地融入人類家庭、工作和社會(huì)環(huán)境？人形機(jī)器人如何適應(yīng)不同國(guó)家、地區(qū)和文化的需求和習(xí)慣，這涉及到語言、行為規(guī)范、社會(huì)期待等多個(gè)方面。

人形機(jī)器人的發(fā)展充滿挑戰(zhàn)，從技術(shù)難題到倫理和社會(huì)問題，都需要跨學(xué)科的合作和創(chuàng)新來解決。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，人形機(jī)器人可能會(huì)在多個(gè)領(lǐng)域扮演越來越重要的角色，但其普及和應(yīng)用仍然需要解決許多技術(shù)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題。

人形機(jī)器人的未來發(fā)展趨勢(shì)

人形機(jī)器人是人工智能和機(jī)器人學(xué)的前沿領(lǐng)域，其未來發(fā)展將受到多個(gè)因素的推動(dòng)，包括技術(shù)進(jìn)步、社會(huì)需求、倫理考量和市場(chǎng)環(huán)境等。人形機(jī)器人未來發(fā)展的趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

將具備更高的運(yùn)動(dòng)能力與自我平衡能力。未來的人形機(jī)器人將變得更加靈活、穩(wěn)定，能夠執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)。當(dāng)前已有的人形機(jī)器人（如波士頓動(dòng)力公司的 Atlas）已經(jīng)能夠完成跑步、跳躍、翻滾等高難度動(dòng)作，但為了更好地適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和人類社會(huì)，未來的人形機(jī)器人將需要具備以下特點(diǎn)：一是能夠模仿人類的自然運(yùn)動(dòng)，包括復(fù)雜的步態(tài)、手勢(shì)、眼神交流等，使人機(jī)互動(dòng)更加流暢和自然；二是具備高效的平衡和自我修復(fù)能力，如在不平坦的地面上行走、快速反應(yīng)及應(yīng)對(duì)外界沖擊，甚至在摔倒后能夠自行恢復(fù)站立，這將進(jìn)一步提高人形機(jī)器人的適用范圍和實(shí)用性。

將具備更強(qiáng)的感知與智能交互能力。人形機(jī)器人將在感知能力和人機(jī)交互方面取得巨大突破。隨著計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語言處理和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的進(jìn)步，人形機(jī)器人將能夠產(chǎn)生特定環(huán)境下更精準(zhǔn)的機(jī)器視覺與物理環(huán)境理解，將通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，實(shí)時(shí)感知周圍環(huán)境，識(shí)別物體、障礙、人物以及環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)具有多模態(tài)交互能力，未來的人形機(jī)器人將不僅限于語音交互，還能通過手勢(shì)、表情、眼神等方式與人類進(jìn)行多樣化的溝通和情感交流。更重要的是情感識(shí)別與社交能力，即通過情感計(jì)算和面部表情識(shí)別，人形機(jī)器人能夠理解并回應(yīng)人的情緒，這使得它們能夠在醫(yī)療、教育和客戶服務(wù)等領(lǐng)域進(jìn)行更具人性化的互動(dòng)。

將具有更強(qiáng)自主性與實(shí)現(xiàn)智能決策。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的人形機(jī)器人將具備更強(qiáng)的自主決策能力，能夠根據(jù)環(huán)境、任務(wù)需求以及與人的互動(dòng)情況作出智能決策。人形機(jī)器人將能夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不斷優(yōu)化自己的行為，學(xué)習(xí)新任務(wù)并自我調(diào)整以適應(yīng)不同的環(huán)境和場(chǎng)景。這將使得它們能夠更好地應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜任務(wù)，無需依賴外部指令或人工干預(yù)。未來的人形機(jī)器人不僅能夠執(zhí)行簡(jiǎn)單的重復(fù)性任務(wù)，還能夠完成更復(fù)雜的任務(wù)，例如，進(jìn)行醫(yī)療診斷、建筑設(shè)計(jì)或高精度制造。

將具備更高效的能源管理與續(xù)航能力。未來，隨著電池技術(shù)、能源收集和儲(chǔ)存技術(shù)的進(jìn)步，人形機(jī)器人將能夠在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)自主地運(yùn)行，具備更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，借助更高能效的電池、超級(jí)電容器等新技術(shù)，人形機(jī)器人將能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，特別是在需要長(zhǎng)期工作但又無法頻繁充電的環(huán)境中（如救援任務(wù)、長(zhǎng)期陪伴）。未來的人形機(jī)器人可能會(huì)通過環(huán)境能量收集（如太陽能、熱能轉(zhuǎn)換等）來延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，甚至在某些應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)“永續(xù)運(yùn)行”。

將有能力進(jìn)行更高水平的商業(yè)化應(yīng)用與普及。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的逐步降低，人形機(jī)器人將在各個(gè)行業(yè)中獲得更廣泛的應(yīng)用，成為日常生活的一部分。未來，人形機(jī)器人將廣泛進(jìn)入家庭中，提供如家務(wù)清潔、陪伴、照護(hù)、老人護(hù)理等服務(wù)。人形機(jī)器人將成為智能家居的核心組成部分，與其他智能設(shè)備無縫協(xié)作。在人形機(jī)器人中，醫(yī)療陪護(hù)機(jī)器人、手術(shù)助手機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等將成為重要應(yīng)用領(lǐng)域。特別是在人口老齡化社會(huì)中，人形機(jī)器人將為老年人提供護(hù)理、陪伴以及日常幫助。人形機(jī)器人將在教育領(lǐng)域充當(dāng)教師或輔助教學(xué)的角色，提供個(gè)性化教學(xué)和學(xué)習(xí)支持，尤其在特殊教育和個(gè)性化輔導(dǎo)方面。

將逐步實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作與融合。未來的人形機(jī)器人不僅會(huì)單獨(dú)工作，還將與人類密切協(xié)作，尤其是在工業(yè)、醫(yī)療和服務(wù)等行業(yè)，人形機(jī)器人將更多地?fù)?dān)任人類的助手角色。未來的人形機(jī)器人將與人類并肩工作，協(xié)同完成任務(wù)。如在工廠中，人形機(jī)器人可以幫助工人完成高強(qiáng)度的體力工作，而工人則可以專注于更需要?jiǎng)?chuàng)造力和判斷力的任務(wù)。人形機(jī)器人將結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，創(chuàng)造出全新的交互和工作體驗(yàn)，人形機(jī)器人還可以通過AR技術(shù)進(jìn)行虛擬教學(xué)或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)分析，幫助人類作出更好的決策。

倫理與社會(huì)影響將逐步解決。隨著人形機(jī)器人逐漸進(jìn)入社會(huì)，倫理和法律問題將成為重要的關(guān)注點(diǎn)。未來，關(guān)于人形機(jī)器人的倫理設(shè)計(jì)、法律責(zé)任、隱私保護(hù)等方面的規(guī)范將不斷厘清人機(jī)倫理和情感界限。人形機(jī)器人在與人類的情感互動(dòng)中可能會(huì)帶來復(fù)雜的倫理問題。比如，在陪伴老年人的場(chǎng)景中，人形機(jī)器人是否能“替代”人與人之間的情感交流，是否會(huì)導(dǎo)致孤獨(dú)感加劇等，這些問題都需要全社會(huì)的深度思考與討論。另外，人形機(jī)器人法律地位與責(zé)任問題也會(huì)提到日程上來，如何界定人形機(jī)器人在工作中的責(zé)任，誰應(yīng)該為人形機(jī)器人犯的錯(cuò)誤或?qū)е碌墓收铣袚?dān)責(zé)任？這些問題將推動(dòng)相關(guān)法律法規(guī)的建立和完善。

經(jīng)濟(jì)全球化與文化適應(yīng)性。隨著人形機(jī)器人技術(shù)的普及，如何在不同的文化背景下進(jìn)行適配和設(shè)計(jì)，將是一個(gè)重要課題。人形機(jī)器人需要能夠理解和適應(yīng)全球不同文化和語言環(huán)境，以提供個(gè)性化的服務(wù)。未來的人形機(jī)器人將在全球范圍內(nèi)應(yīng)用，因此，能夠理解并融入不同文化的人形機(jī)器人將變得尤為重要，人形機(jī)器人需要適應(yīng)不同的語言、社交習(xí)慣和文化價(jià)值觀。人形機(jī)器人將在不同國(guó)家和地區(qū)提供服務(wù)，如何進(jìn)行多語言的識(shí)別與理解，以及如何與當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行無縫協(xié)作，將是重要的發(fā)展方向。

未來的人形機(jī)器人將更加智能、靈活、情感化，并且將在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。從家務(wù)助手到醫(yī)療助手，再到工業(yè)協(xié)作伙伴，人形機(jī)器人將逐步改變我們的生活方式。隨著技術(shù)的不斷突破和社會(huì)的逐步適應(yīng)，人形機(jī)器人有望成為人類社會(huì)的重要組成部分，給人類帶來更加便捷、安全和高效的生活體驗(yàn)。然而，在這一過程中，如何平衡技術(shù)發(fā)展與倫理、法律等社會(huì)問題，將是實(shí)現(xiàn)這一愿景的關(guān)鍵。

（作者為北京郵電大學(xué)人機(jī)交互與認(rèn)知工程實(shí)驗(yàn)室主任、特聘研究員、博導(dǎo)）

【參考文獻(xiàn)】

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④劉偉：《人機(jī)融合——超越人工智能》，北京：清華大學(xué)出版社，2021年。

⑤劉偉：《追問人工智能：從劍橋到北京》，北京：科學(xué)出版社，2019年。

⑥劉偉、譚文輝、劉欣編著：《人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)智能：超越人機(jī)融合》，北京：科學(xué)出版社，2024年。

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責(zé)編/謝帥 美編/王夢(mèng)雅