“文化生態+智能機器人”協同創新與可持續發展調研

劉斌　艾茁

摘 要：現代智能機器人標志著最高的機械自動化，服務機器人作為機器人的分類之一，通過不同模塊服務家庭生活、醫療、特種工作和商業領域。本文從國內外發展、政策推動、造物思想、成果分析和發展方向等層面理清其發展路徑，推理出服務機器人創新需要符合造物文化思想，遵循造物規律和經濟社會因素等，進而提出：未來文化生態體系完備，在產品設計上合理、美觀、大方且精益求精、充滿人文關懷的智能服務機器人產品將更具有可持續發展的觀點。

關鍵詞：文化思想;文化生態體系;服務機器人;可持續發展

服務機器人作為機器人的一種類型，是最為實用和貼近生活的存在，將廣泛的代替人從事各種生產作業。國際標準化組織（ISO）定義智能機器人是具有一定程度的自主能力，可在其環境內運動以執行預期任務的可編程執行機構。國際機器人聯盟（IFR）將機器人分為工業機器人和服務機器人。其中服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，其能完成有益于人類健康的服務工作，但不包括從事生產的設備。服務機器人雖然定義尚未統一，但一般而言，服務機器人多指通過半自主或完全自主運作，不包含工業性操作，而是用于個人、家庭或專業服務領域的各種智能化機器人。落地較早的掃地機器人、送餐機器人均屬此類，后來情感機器人、陪護機器人、教育機器人、康復機器人、超市機器人等不斷拓展其服務領域和服務對象。

一、智能機器人行業國內外發展

（一）全球機器人行業發展概況

機器人作為一種可編程的機器，為了滿足感知、思考和移動等功能，需要多個電路板控制相應的功能。它們組成多個不同的模塊，如藍牙模塊、驅動模塊、模擬腦部模塊、脊柱支撐處理模塊、轉動控制模塊、傳感器陣列模塊、電動機控制模塊等。這些模塊要滿足交互、思考、感知、移動等功能。

發達國家如美國、日本、韓國和歐盟都制定了服務機器人發展規劃。谷歌、亞馬遜、微軟等已經布局服務機器人，強化互聯網技術對服務機器人的滲透，有望實現跨虛擬世界和現實世界的“統治”。

2006年名叫“柳樹車庫”機器人研究實驗室開展機器人研究，2014年關閉。其研制的服務機器人主要針對家庭生活，通過多關節的兩個手臂進行活動，如開關門、自主充電、簡單的體育活動等，屬于較早的家庭服務機器人的探索。世界上被稱為機器人“四大家族”分別指：FANUC、庫卡、ABB、安川。它們占據中國機器人產業70%以上的市場份額。四大家族在各個技術領域內各有所長，FANUC長于數控系統，庫卡長于系統集成應用與本體制造，ABB的核心領域在控制系統，安川長于伺服電機與運動控制器領域。

自新冠疫情之后，企業自動化的投資開始加速，41%的企業高管表示要加大自動化的投入，預計2021年機器人市場規?？蛇_到230億美元。70%的高管預計到2025年，高端機器人將成為推動生產力提高的非常重要的因素。

（二）中國智能機器人行業發展概況

在我國科技發展和智能化普及的影響下，機器人市場迎來高峰。2016年規模僅368.2億元，2017年迅速增長至483.7億元，同比增速接近40%。我國機器人當中，工業機器人的普及度最高，2019年占比66%;服務機器人占比25%。但隨著市場發展趨于飽和和完成產業升級，工業機器人需求量趨于穩健。

相比之下，2016-2018年我國服務機器人市場規模增速均維持在30%以上，主要是服務機器人的特性決定其市場覆蓋廣泛，受眾人群較多。一方面屬于服務工商業的發展，起到維護配套作用并服務生產環節;一方面屬于服務業消費領域。雖然未來其發展的體量會比機器人更加廣泛和占比更多，但也會受到工業機器人的發展制約，服務機器人需要工業機器人進行生產制造，強大的工業機器人是服務機器人的有力支撐。服務機器人將布滿人類生活、娛樂、消費、家庭等方方面面的領域，中國服務業處于快速發展的上升期，無論是服務行業還是家庭，尤其智能城市、智能家居等概念的不斷深化，對服務機器人的需求也逐步增大，因此服務機器人占比逐年增加。

現在處于科技產業升級的階段，即第四次信息工業革命的時期，大量信息化智能化機器人的研發和市場推廣還處于演進的階段，系統化實施仍處在初步建立和調試階段;商業市場的價格因素和規?；a，以及大眾的接受程度還有一定的差距，對功能的追求占據著主導地位;注重功能的快速推廣，形式和文化的生態建設只是服務于功能生態系統的建立，地域文化的滲透只是延續科技革命之前的文化系統，全球化的文化和形態設計依然占據著主要市場。

（三）中國機器人行業發展歷程

中國工業機器人發展起步于70年代初期，1972年開始研制工業機器人。1986年中國機器人以國家高科技研究發展計劃奠定基礎，緊跟世界機器人技術前沿。

2016年4月，中國科學技術大學研發的“佳佳”，是其第三代特有體驗交互機器人，初步具備人機對話交互、面部微表情、口型及軀體動作匹配、動態環境自主定位導航等功能。但此機器人僅停留在實驗室中，對外形的追求超過了功能，與現有市場需求不吻合。

服務機器人起步雖然較晚，但企業數量在“十三五”期間就超過了1500家。需求方面主要來自三大領域，一是教育、娛樂、智能家居;二是助老、助殘方面;三是救災搶險、航天、海底勘探等方面。家庭清潔機器人是最成熟的產業化應用，國內最大清潔機器人公司科沃斯占據國內50%以上的份額。餐飲服務機器人正逐步進入生活，如昆山穿山甲機器人、新松機器人等。京東物流公司制造了六關節機械臂，可以精準判斷上萬種品類的產品。云跡的無接觸服務機器人入駐1萬多家酒店，運行歷程超過350萬公里。

中國在機器人核心技術方面還存在缺失，許多技術問題沒有解決，但整體研發進度不落后于世界強國。如太空站和月球車等最高智能專業服務機器人等，都有完整的自主知識產權和優勢。電商和物流企業的崛起，帶動了協作配送機器人的快速發展和形成量產，說明企業大力發展服務型機器人市場中易普及的產品，使企業能夠順利生存和資本積累。

（四）國內政策推動和相關規劃

自2006年以來，國家持續出臺一系列政策，明確支持服務機器人相關產業發展，注重推動相關研發技術及產業應用的發展。2006年2月國務院發布《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006年—2020年）》，提出研究服務機器人相關共性基礎技術。

2012年著重產業培育，將服務機器人作為未來戰略性新興產業。2015年統籌布局產品研發和產業化。2016年認監委發布《家用/商用服務機器人安全與EMC認證實施規則》，正式實施認證。同年年底，提出創新支持政策和應用模式，總結試點示范經驗并有序推廣。2017年工信部提出，到2020年實現智能服務機器人批量生產及應用。

2018年4月和6月，工信部公布《工業機器人行業規范條件》及CR認證標準的企業和名單。不過我國500多家本體和3000多家集成商中，僅有15家企業通過。說明機器人制造企業雖然快速發展，產品日益增多，表面看似如火如荼，但是產品通過率和達標率很低，技術和實力還需要完善和成熟。從企業類型來看以加工組裝為主，缺乏自主知識產權。隨著高端科學技術的封鎖和限制，部件和核心算法上也與國外存在不小差距，機器人的發展需要進一步完善標準體系和自主研發。2019年進一步提出打造工業互聯網平臺，拓展“智能+”，為研發“智能機器人”專項撥款。

從2006年開始為期六年的共性的基礎研究，“十二五”期間處于重點培育服務機器人的研發，主要抓公共領域和核心領域方面，確保智能制造業的產業布局全面和穩固;“十三五”期間開始進行產業化、產品化發展，通過市場進行檢驗和促進技術發展，同時完善產品的質量認證、批量生產與應用，將研發成果進行市場轉化，形成制造業高質量發展的重要領域，并能夠在國際市場占有一席之地。

在地方政策方面，各地方發展基本結合地區經濟結構和產業特色進行發展，將智能機器人快速與當地經濟產業緊密結合，提升當地經濟生產效率，將服務機器人進行產業化規?；l展。其中京津唐地區主要是醫療機器人，東北地區是軍用裝備制造為主，長三角地區是裝備、能源等，粵港澳是產業機器人等。

二、造物“機器”文化生態思想發展

智能機器人的創造讓人產生錯覺是科技人員的事情，與藝術家沒有關聯，或者藝術家只是將技術的操作拱手讓給智能工具來完成整體控制和超細微繪制，藝術家成為機器人的附庸，在其間進行細微修改和最后調整。而庫茲威爾《奇點臨近》指出，人工智能超越人類智能的這一臨界點，生物智能與非生物智能將高度融合，使人類與機器、現實與虛擬的界限變得模糊?，F階段智能藝術處在“弱人工智能交互藝術”階段，是由程序控制的，建立于事先人工設置的程序命令的基礎上，并利用體感捕捉電腦傳感技術，互聯網虛擬技術，腦波控制和其他技術，給瀏覽者提供交互選擇。智能機器人本體需要體感交互;動作識別、手勢識別、人臉識別、情感識別、臉部識別;語音識別交互、大腦皮層交互、動態視頻交互;虛擬現實與新全息交互等技術支撐。這些模塊共同組成智能機器人的部件，組成現代機器人藝術創造的基礎技術。

服務機器人屬于高級智能機器之一，其創造的文化思想和演化路徑，也將和傳統造物有著相似之處。柳冠中提出任何事物的理解可以沿用兩條軌跡進行：一是歷史的軌跡，即“源”;二是抽象的軌跡，即“元”。抽象的軌跡是對事物本質的形而上思考的。

機器人的創造初衷是提高效率，通過創造機器人來謀求替代人們的部分工作，其制造發展過程有著清晰的歷史軌跡。從最初的關節運動方式模擬，到形象模擬，再到感知系統模擬。從單個功能的模擬，到表皮模擬，再到系統型組織模擬。關節運動模擬，是機器人模擬人的動作和運動方式，通過多節活動模塊進行運轉，實現多角度的操作和完成任務，替代人進行全天和無風險的工作。表皮的模擬解決識別需求，將冰冷的機器進行友好型發展。系統型組織模擬是對機器和人的感知雙向深度研究的結果，是去表皮化的本質型模擬，使之達到更高等級。

機器人設計是智能工業的系統集成品，其設計活動也遵循著設計的基本邏輯?！霸O”意味著“創造”，“計”意味著“安排”，設計是“人為了實現意圖的創造性活動”。設計活動是“人類有目的的、針對未來的、創造性的精神活動”。

信息社會經濟強調智力與腦力的高層次開發，突出系統效應的建構，從社會化功能設計深化成生存方式設計的境界，機器開始將科學發現力、技術實現力、藝術表現力等進行貫通互補，將知識與信息形成無線的資源和生產力。機器人的設計不僅僅是樣貌形態的設計，無論是內部的電子系統，還是表皮系統，都受到機器人誕生時期的經濟社會因素的影響。現代機器人的創造需要遵循“由物及事”“由事明理”分析事物的演變規律。對事物的可持續發展需要考量“事物”的對象、環境、條件、時間、目的等，對“物體”需要了解其原理、結構、材質、制造工藝和形態等。

三、全球智能機器人探索成果

通過羅列現代機器人創造時間表，可以呈現出機器人發展的歷史軌跡，以及受到不同時期經濟、社會和設計思想等因素影響，形成不同的發展方向。

實驗型機器人是其他各類機器人的開端，具有開拓價值。早在20世紀40年代就有人形的可移動機器人被創造，為20年后工業領域的應用提供了堅實的技術基礎。對應工業機械化集約化流水線生產方式，在二戰后人力資源稀缺的情況下，工業對人工成本、生產效率等有著較高的要求，對先進機器的敏感度和需求較高，促使其進行機器人規模化使用和降低其制造成本，形成市場優勢和促進產業升級。

在互聯網科技革命開始后，家用機器人順應著社會需求，工業生產產能飽和，工業科技轉向第三服務產業發展，家庭各項功能進行科技改造，互聯網產業改變了生活方式和核心理念，家務事需要逐漸被剝離，讓人們專注于服務產業消費，因此掃地機器人等生活產品就此產生。

同時，互聯網和科技的發展提供給社會更多的想象空間，功能之間的組合成為可能，因此類人型機器人和仿生機器人開始探索。在21世紀最初10年間，互聯網技術使資源能夠進行整合和快速傳輸，語音為主的社交機器人不斷產生。網絡技術讓人們感受到社交的重要性，在虛擬世界中，社交喪失了原有的感知，使人們感受到社交恐慌，因此具有真實感肌膚的人形機器人產生，雖然功能仍無法與人類媲美，但主要滿足特定人群的某些重要功能需求，真實的表皮成為關鍵。

人們對表面的關注是短暫和瞬息變換的，機器人創造的初衷是功能上的，因此在21世紀第二個十年期間，即互聯網技術走向智能化發展時期，信息技術將事物之間緊密聯系在一起，并可以組建系統和組織協調時，機器人的創造成果、應用領域、市場轉化速度等超過以往任何時期，并且逐年增多。尤其2016年，社交、家用、醫療、工業和實驗機器人都有代表性作品。這些機器人都反映出系統組織當中的關鍵性作用，更加符合具體功能在市場當中的使用，將某一個功能進行細分，或者針對某一個細分市場進行研發產品，以達到規模化生產和考慮大眾接受程度，而不是類似于互聯網普及的初級階段，針對表皮來進行模擬人形。機器人更多的是旨在突出核心內容和交互技術的研發。至于人型機器人最多的是突出動作的協調性和穩定性，以滿足產品需求和創造的基本要求，從而回歸造物文化的本源。

四、“文化機器人”概念的提出

“文化機器人”是指依托傳統文化符號，運用機器人人工智能科技設計研發的具有人的智能、情感、靈敏性等，能夠與人交流、接受人類指揮、適應特定人文環境的服務機器人。一方面，“文化機器人”可以是獨具文化特色的服務機器人個體;另一方面，可以依托傳統文化研發機器人平臺，研發出既有統一文化底蘊、又各具特色，能依據服務內容和應用場景等需求不斷更新迭代的服務機器人群體。“文化機器人”是在調研和研發實踐基礎上，從可持續發展角度提出的服務機器人新概念，還需要進行深入的理論和證實研究。

（一）五大因素驅動服務機器人發展

服務機器人產業發展受到五大因素驅動：內在價值、技術創新、社會結構、經濟環境、政策體系等。機器人的內在價值是其核心驅動，機器的創造是為了進一步解放生產力，提高工作效率，服務機器人通過自動化、智能化提高服務質量和產出，因此內在價值是服務機器人的基礎。技術創新是產業創新的主要推動力，新的技術的創造和投入，能夠使服務機器人能夠勝任更多的領域，增加功能的多樣性，滿足人們日益增長的消費需求。經濟環境是服務機器人發展的重要引擎，消費水平和制作成本促進著生活質量的提高，快速推廣和拓展市場需求量的客觀因素。高質量生活需求和科技革命使人們生活方式產生巨大變化，消費領域產生重大轉移和變化。

另外，人口結構老齡化、勞動力供給關系轉變，以及勞動力成本提高，也是服務機器人發展的催化劑。老齡化、勞動力供給減少和用工成本增長，推動了服務機器人的需求。第三產業占GDP的比重提升促進了服務機器人產業向高質量消費發展，對產業發展開始生態規劃和應用體系建設，逐步緊隨市場開展良性發展。

（二）機器人與人的相處關系轉變

機器人與人的關系隨著技術的發展，顯得更加撲朔迷離，一方面服務著人類生活，人們無法拒絕，一方面占領了大多數工作和生活領域，讓人們產生無助。費俊教授提出：“意識是否只能靠肉身來依托，還是可以用機器來承載”。藝術評論家張海濤表示機器人藝術早于媒體藝術出現，傾向于機器人主體表達更多的觀念，對歷史新的詮釋或對未來的預見。當前機器人藝術還停留在讓機器人畫畫和寫字的初級階段。

人工智能的視覺創造，使人類創造的圖像或是機器創造的圖像不再以人、藝術家為主體存在。其背后是大量的數據產生，使人與世界沒有了關系。這種方式對于藝術來說，是從科學性描述自然到科學性描繪不可見的層面，將藝術和科技進一步的結合，善于運用各種工具描繪背后的內容，更好的建立人與自身、人與人、人與自然的交互關系。

（三）形態的地域性與全球性

在全球化經濟和互聯網的推動下，智能機器人無論從技術還是藝術層面，都呈現出形態全球化的趨勢，但是地域文化的不同，也讓機器人藝術表現出不同特色和不同追求。在商用服務機器人方面，形態趨于一致性，盡量適合全球價值觀的呈現，使機器人形態得到最大的認知和接受程度。而娛樂服務機器人則注重地域文化的特色，追求文化的塑造和獨特性，通過差異化促進文化消費和文化傳播。

鄭達指出機器人視覺是AI科學研究的分支，人工智能避不開計算機視覺，不能只讓科學家研究圖像和影響，還需要藝術學科進行介入。王成良表示，在人工智能新基建的背景下，仍停留在功能型，只具備復雜性控制開關和較復雜運算方式的集合，和與智能無關的控制論范疇，還沒有拓展到人文層面、藝術層面?，F階段功能型發展為主的形勢下，人工智能藝術與設計需要探索基于藝術智能的思維方法和范式，構建藝術智能的系統和模型。

在形態研發方面，2021年特斯拉機器人發布會上，其給人們呈現了嶄新的機器人樣式。雖然發布會中的機器人是由人扮演而成，但其展現出特斯拉不僅在功能上有發達的技術水平，同時在造型上也構建了未來機器人的形式引導。醒目的黑白搭配造型，突出機器人呈現的流線型身材，以科技感強調技術對人們的沖擊，以及它改變世界的兩面性。它改變之前突出小巧可愛或者模仿人臉的特征，不再追求對人們的親切感，而是作為獨立體存在于這個世界當中。

（四）服務機器人領域功能至上的弊端逐步顯現

在早期的服務機器人的發展階段，一些研究機構在外形上花費過多的成本和精力，不太注重商用產品思維。而真正的用戶并不愿意接受，因此造成多數高顏值服務機器人都處在研發試驗階段，只有少數注重外形的機器人實現商用銷售。在娛樂服務機器人中，雖然外殼是由各種具象形態展示和包裝，但其內核是機器的交互模塊的功能。功能的多種交互方式和高層次體感載體，可以提供更多的服務內容和體驗，與外殼形式能夠共同展示更多的內容，使外殼進一步貼近需求，感受方式也更多樣化。

人機交互是機器人進行人機溝通的橋梁和基石，復合型模態交互是發展方向。早期表面人形化機器人只達到了人們視覺感受的被動型識別，沒有產生深層次的人機交互。以功能優先，將視覺、聽覺、觸覺等交互感知進行深度研究，從機器人對人的感知出發。視覺感知進行圖像、文本和表情的捕捉，語言交流通過語音識別、語言處理、語音合成等技術進行交互，體感交互通過傳感器、觸控點等感知實物等。以交互功能為先，深度發掘感知的核心內容。外部的形式則依附于功能，成為符合合理性、簡潔性和時代審美的載體。

通過本文第一部分“智能機器人行業國內外發展”梳理我們可以清晰的看出：目前國內外圍繞核心技術模塊及終端應用兩大部分展開研發仍然是服務機器人研發的主要模式，也基本沒有超脫沙利文的“形式追隨功能”原則，這些毫無疑問有利于服務機器人構筑扎實的產業基礎。但隨著經濟社會的發展，新應用場景的不斷涌現，一味地遵循以上模式和原則的弊端已經顯現。社交機器人先驅Jibo等倒閉，引起學術界和工業研究團隊將藝術和文化結合起來的思考。美國康奈爾大學機械與航天工程學院人機交互實驗室負責人Guy Hoffman就表示，問題的癥結在于孤立化。它是所有智能服務機器人初創公司所面臨的重大問題之一。把智能機器人設計成一個生態系統產品的組成部分，或許是更加可行的商業模式。比如，Echo的成功，源自于它是龐大服務生態系統中的一環。他推測，如果學術和工業研究團隊有眼光去投資跨學科設計，并將藝術和文化結合起來，那么社交機器人就不會是現在的樣子。

（五）“文化機器人”的“與人共融”

“文化機器人”仍屬于“人造物”，柳冠中提出“人為事物”的科學需要研究不同人群在不同環境、條件、時間等因素下的需求，及在這些因素影響下人的使用“物”的狀態和過程的特征。這種規律是根據需求目標的限制因素以確立目標系統——實“事”，然后在選擇造“物”的原理、材料、工藝、設備、形態、色彩等內因——求“是”的研究。

當今生活方式形態需要掌握全球化發展，我國處于經濟轉型期，需要注重本土化、多元化、個性化等方向的高質量發展;在可持續發展經濟的趨勢下購買群體發生關鍵性轉變;服務性消費將市場的細分程度進一步加強，高端和低端消費越加清晰和分隔;在消費中非物質“商品”內在價格觀和審美價值觀日趨復雜和呈現突出作用，消費凸顯地位象征和創造消費的制造工具越來越成為重點。

無論是社會意義、理論意義還是商業意義，對當代信息社會生活方式的系統方法研究、服務機器人產品開發的以人為本的理念、消費用戶研究和產品戰略系統建立等，都需要遵從“智造源于生活”的宗旨。“文化機器人”的新概念，將為服務機器人分類和命名提供新的理論依據，同時彰顯機器人人工智能研發應用的中國特色、中國風格。

五、結語

服務機器人和其他機器一樣，遵循造物規律和經濟社會因素，以提高生產和生活效率為基礎，利用高端工業生產技術、智能技術和信息技術，服務人們生活的各個領域，甚至替代人類生產。機器人本體的文化生態由所處的社會結構組成，通過與人共融，逐漸完善功能和系統組織，滿足各類細分市場。

服務機器人產品應該具備完整的文化生態體系，在產品設計上做到合理、美觀、大方且精益求精，同時充滿人文關懷的智能技術生態，更具有可持續發展的保障。中華民族上下5000年璀璨的歷史，創造了獨特的優秀文化及精神內涵，中華文明是世界文明的重要組成部分，在人類文明發展史上的地位舉足輕重。現代科學技術已越來越廣泛地滲透到文化領域，作為民族傳統文化資源大國，我國優秀傳統文化向服務機器人產業的轉化創新，將促進獨具中國特色的服務機器人產業引導未來人工智能的發展方向，彰顯人工智能的中國特色。從北京龍泉的賢二機器僧、騰訊的“妲己”等的成功上，我們可以感受到中華優秀傳統文化賦予智能服務機器人的魅力。伴隨著第四次科技革命和智能時代的來臨，如何將中華優秀傳統文化與機器人人工智能科技充分融合、作用于服務機器人產業，是非常值得研究的課題。

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