機器人發展的三種模式及其政策價值

摘要：[目的/意義]本文旨在探討世界機器人發展的模式，為未來各國機器人發展指明方向與路徑。[方法/過程]本文應用歷史分析方法和案例分析方法，剖析了機器人的本質，歸納并提出了機器人發展的三種模式，對比研究了三種模式的根源、特征和優劣勢，明確了機器人發展模式的政策價值。[結果/結論]研究發現，創意驅動模式的核心優勢在于能夠引領高精尖機器人的發展，市場驅動模式的核心優勢在于能夠更好地滿足客戶需求，政策驅動模式的核心優勢在于能夠促進國家或區域的戰略發展，但三種模式在發展的過程中都會適度融合其他兩種模式的優勢，從而彌補單一模式的不足。

關鍵詞：機器人 發展簡史 政策價值

分類號：G305

DOI： 10.19318/j.cnki.issn.2096-1634.2024.01.07

1 引言

機器人發展的初心是替代人類勞動，包括體力勞動和腦力勞動，而不是替代人。人類很早就幻想創造一種像人的機器來替代人類勞動。我國戰國時期記述官營手工業的《考工記》一則寓言記載，中國的偃師（古代一種職業）用動物皮、木頭、樹脂制出了像真人的能歌善舞且有思想情感的伶人，這是最早記載的木頭機器人雛形；文藝復興時期，達芬奇也曾在人體解剖學知識基礎上，利用木頭、皮革和金屬外殼設計出了能發聲和完成簡單動作的初級機器人[1]；直至20世紀，人類才真正制造出了能夠工作的機器人，并實現了機器人產業化。機器人發展由此邁入了快車道，出現了不同的發展模式，在很大程度上將人類從繁重的勞動中解放，為人類實現全面發展創造了條件。

2 機器人的本質與發展模式

“機器人”（robot）一詞來自捷克作家卡雷爾·恰佩克（Karel ？apek）1920年的科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》（Rossum’s Universal Robots）。1950年，美國科幻小說家艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov）出版的作品《我，機器人》（I， Robot）中，提出了著名的“機器人學三定律”：機器人不得傷害人類或坐視人類受到傷害，機器人必須服從人類的命令，機器人必須保護自己。“機器人學三定律”被稱為“現代機器人學的基石”，對機器人發展具有決定性的意義。1959年，工業機器人先驅喬治·德沃爾（George Devol）和“機器人之父”約瑟夫·恩格爾伯格（Joseph Engelberger）創造了世界第一臺可編程機器人“尤尼梅特”（Unimate#001）；同年，約450臺“尤尼梅特”被投入通用汽車公司（General Motors Corporation）壓鑄廠的裝配線上開始工作。1969年，美國斯坦福研究所（Stanford Research Institute）研發才能成功移動的機器人“夏克”（Shakey），其帶有視覺傳感器，能根據人的指令發現并抓取積木，并被賦予了有限的觀察和環境建模能力，可謂是世界第一臺具有完全自主行為的智能機器人[2]。1969年，日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發出第一臺以雙腳走路的人形機器人[3]，加藤一郎長期致力于仿人機器人研究，被譽為“仿人機器人之父”。1973年，日本日立公司（Hitachi Limited）開發出第一臺安裝有動態視覺傳感器的工業機器人[4]。1985年，工業機器人被列入了中國國家“七五”科技攻關計劃，研究重點鎖定在工業機器人基礎技術、基礎器件開發，以及搬運、噴涂和焊接機器人的開發研究等五個方面[5]。1997年，IBM公司研制的深藍機器人擊敗了國際象棋世界冠軍加里·卡斯帕羅夫（ГарриКимович Каспаров）。2001年，美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）研發出了世界上第一個有模擬感情的機器人[4]。2008年，加拿大卡爾加里大學醫學院（Cumming School of Medicine）研制的“神經臂”成功實施了世界上第一例機器人切除腦瘤手術[1]。2015年，中國香港漢森機器人公司研制出了世界級“網紅”機器人索菲亞（Sophia），2017年，其在沙特阿拉伯獲得了沙特公民身份，這是史上首位獲得公民身份的機器人[6]。2019年，日本“現代機器人之父”石黑浩研制的“妻子機器人”風靡市場，每臺售價超過10萬日元，這款機器人除了不能生孩子以外，完全具備了幻想中女朋友的所有功能[7]。

縱觀機器人發展史，可以看出，機器人誕生之初更像機器，隨著人類對自身研究的深入和技術進步，機器人越來越像人、越來越具備人的多種能力和情感，未來甚至在有些方面會超越人。“仿人機器人之父”加藤一郎把機器人定義為“具有腦、手、腳等三要素、具有非接觸傳感器（用眼、耳接受遠方信息）和接觸傳感器、具有平衡覺和固有覺的傳感器這三個條件的機器” [8]；而“中國機器人之父”蔣新松把機器人定義為“具有擬人功能的機械電子裝置”[9]；美國機器人協會（Robotics Industries Association）把機器人定義為“一種可重新編程的多功能操作器”[10]；國際機器人聯合會（International Federation of Robotics）把機器人定義為“一種半自主或全自主工作的機器”[11]。由此可見，所有機器人專家和組織都把機器人視為“機器”，也就是說，機器人的本質是“機器”，是具有人的多種能力，特別是人的感知、思維、決策和情感的機器，這也正是阿西莫夫“機器人學三定律”所強調的。從發展的角度分析，機器人的發展就是在機器和人之間不斷前行，并努力超越的過程（圖1），這個過程是由人類多學科理論研究的進展和多領域技術的進步所決定的，機器人的發展方向必然是越來越遠離機器和越來越接近人。

回顧和總結機器人發展史，可以發現，有三種典型模式：一是由科幻小說和電影激發的美國機器人發展模式，可稱為創意驅動模式；二是由產業或客戶需求激發的日本機器人發展模式，可稱為市場驅動模式；三是由戰略規劃激發的中國機器人發展模式，可稱為政策驅動模式。這三種模式具有鮮明的國家特色，自成體系又相互兼容，既能夠包容世界上機器人發展的各種道路，又能夠為世界各國發展機器人事業提供指導和支持。

3 創意驅動的機器人發展模式

美國是科幻小說大國，2022年美國雜志《士紳》（Esquire）評出了有史以來最偉大的50本科幻小說，其中有32本小說的作者是美國作家[12]，與其他國家相比，美國硬科幻小說的比例更高。究其原因，美國的歷史很短，人們無法從歷史中汲取更多的題材和故事來源，因此，美國作家們更多關注現實、未來和宇宙，而未來和宇宙則更多與科幻有關，據此創作的科幻作品很多都涉及機器人，甚至以機器人為主角。很多美國的科幻小說都被拍成了風靡全球的好萊塢大片，并由此形成了一個科技主導的“創意—科技—社會”循環：一方面，源源不斷的高水平的科幻小說激發影視工作者把這些小說變成影視作品，為使影視作品逼真和有震撼感，影視工作者則需要與科技專家合作制作大量道具和場景，這直接帶動了高科技產業包括超前的機器人產品的發展；另一方面，影視作品的播放又激發了觀眾特別是青少年觀眾對科技的熱情，結果源源不斷地充實了科技創新隊伍，不僅保證了美國高科技產業的持續和高質量發展，而且使更多的科技專家成為科幻作家，從而形成了螺旋式上升的閉環發展。

由科幻小說和科幻影視推動的機器人發展模式，本文將其稱為創意驅動模式，美國最具有代表性。創意驅動的模式主要具有以下5個特征。①源源不斷的創意源泉。高水平的具有堅實科學基礎的科幻小說是機器人發展的創意源頭，大量的敬業的和對科技敬畏的科幻作家為美國機器人的發展指明了方向，并提供了想象的源泉。②心靈手巧的創意工程師隊伍。以好萊塢為代表的美國影視界，吸引了一大批高水平的創意工程師，他們能夠把科幻作家的奇思妙想變成具體的道具和場景，影視作品播放后，這些道具和場景又成為科普的對象，能夠激發觀眾特別是青少年的想象力，如好萊塢的夢工廠就是這樣集電影拍攝和科普旅游為一體的影視基地。③崇敬科技的社會文化。科幻小說的發行和科幻影視的播放，引發了美國社會對科技的崇拜，使更多的美國青少年選擇和獻身科技事業，同時也能夠吸引世界各國的青年學子和科技工作者為實現科技夢想而來到美國。④勇于挑戰的科技專家。科幻作品中所描述的機器人大都是未來的機器人，這些機器人產品通常超越了現有科技人員的能力。為此，科技專家需要極大的勇氣和信心才能創造出超前的產品，如打敗國際象棋冠軍加里·卡斯帕羅夫的深藍機器人、通用電氣公司的醫療機器人、埃隆·馬斯克（Elon Musk）的腦機機器人等都是引領全球機器人發展的高精尖代表產品。⑤務實嚴謹的科技企業。科技專家研發設計的機器人產品需要科技企業完成制造才能推向市場，科技企業在量產和營銷方面有絕對優勢；同時，美國的大型科技企業都有自己的研發隊伍，這就保證了研發與生產的統一和同步，避免了科技成果轉化的“兩張皮”現象。⑥推崇新技術和新產品的大眾用戶。美國居民非常樂意購買和消費高科技產品，據報道，68%的美國人計劃購買科技產品作為禮物[13]，而機器人是美國人最喜歡的禮品之一。隨著機器人產品的廣泛使用，一方面，用戶的不斷反饋會促進機器人產業的持續進步；另一方面，用戶對機器人的熟悉和喜愛也會激發更多的創意包括科幻小說的創作。

創意驅動的機器人發展模式是美國歷史文化和現實環境的產物。這種模式的優勢在于，具有不竭的發展動力，能夠激發超前和超高水平的機器人技術，能夠產生高精尖的機器人產品，能夠占有機器人發展的制高點并引領全球機器人發展的潮流，能夠引領美國的國家機器人發展規劃。這種模式的劣勢在于，一定程度上忽略了用戶群體的具體和精細化的機器人產品需求。英國機器人發展模式與美國有更多的相似之處，在2022年美國雜志《士紳》評選出的有史以來最偉大的50本科幻小說中，有10本是英國作家的作品，英國高居第二位，遠超美國外的所有國家，這是英國機器人發展的不可模仿的競爭優勢。

4 市場驅動的機器人發展模式

日本的第一臺機器人是1967年從美國進口的。一年后，日本開始涉足機器人產業，川崎重工（Kawasaki）與美國優尼梅生（Unimation）公司簽約，在日本生產美國設計的機器人，目的是解決工業生產中的生產效率和工人短缺等問題，但機器人走入工廠后，效果不如預期，工人們給機器人取了一個綽號——“昂貴的笨蛋”。1971年，日本成立了全球第一個工業機器人協會（Japan Industrial Robot Association），該協會在推動研發、推廣產業、與政府溝通等方面發揮了重要作用。1973年，第一次世界能源危機發生后，迫于成本壓力，日本機器人產業迎來了發展良機；1984年，日本使用的工業機器人占全球總數的66%，日本成為名副其實的機器人大國[14]。不同于美國模式，日本機器人產業發展伊始就立足于為工業企業服務，其機器人產品都是根據日本各產業的具體需要量身定做的。為此，郭宇光在其主編的《機器人發展的歷史·現狀·趨勢》中，把日本機器人發展模式歸納為“實用型”模式[15]。同時，日本也是最早開展仿人機器人研發和生產的國家之一。1967年，日本“仿人機器人之父”加藤一郎就在早稻田大學創建了加藤實驗室，1972年，他成功研制世界上第一個全尺寸人形“智能”機器人—WABOT-1，這是酷似現代人的機器人，它可以通過嘴巴進行簡單日語對話，憑借耳朵、眼睛測量距離和方向，依靠雙腳行走前進，兩手具有觸覺，可以搬運物體行動，其行動能力與一歲半的嬰兒幾乎差不多[16]。日本的機器人發展主要沿兩條線進行：一是發展為工業企業服務的工業機器人；二是發展為大眾服務的仿人機器人。兩條線都植根于客戶需求，具有強大的生命力。

由客戶需求驅動的機器人發展模式，本文將其稱為市場驅動模式，日本最具有代表性。市場驅動模式主要具有以下5個特征。①關注本土問題。日本第一代機器人著重解決制造業的生產效率和勞動力短缺問題，第二代機器人著重解決極限條件下的作業問題，第三代機器人著重解決人的多種需求問題。②開發手段實用化。日本研制和開發機器人不求領先，最初主要從美國引進機器人技術，隨后日本建立起來的自主研發體系更加注重技術集成。③注重本土相關配套產業的發展。日本機器人全球領先的三大技術分別是精密減速機、電機和控制器[17]，這些都是機器人產業帶動的配套產業。④堅持客戶需求導向。1982年，日本產業機器人工業會曾就智能機器人進行調查，結論是惡劣環境、危險作業、組裝和搬運作業、保護和維修作業對機器人需求較大[15]，為此，日本啟動了極限機器人開發計劃，這從側面證實了日本對客戶需求的重視。⑤突出日本特色。日本在機器人發展過程中非常重視極限機器人、仿人機器人、服務機器人等的發展，這與市場驅動模式息息相關，帶有鮮明的日本特色。

市場驅動的機器人發展模式是日本經濟高速發展和世界能源危機疊加的產物。這種模式的優勢是，能夠最大限度地滿足企業和個人客戶的需求，能夠快速擴大機器人的市場占有率，能夠帶動相關配套產業的發展，能夠直接促進各類產業的發展和社會進步。這種模式的劣勢在于，相對容易被模仿和超越，容易被市場牽著鼻子走。日本也認識到了自身模式的局限性，并于2015年發布了《機器人新戰略》（Japan’s Robot Strategy），其核心是要推動“機器人驅動的新工業革命”，使日本成為世界機器人創新中心[18]，這同時彌補了日本在機器人基礎研究和戰略規劃方面的不足。

5 政策驅動的機器人發展模式

我國有長達五千年甚至更長時間的未中斷的歷史和輝煌燦爛的文化，我國的學者特別是作家常常樂于從歷史文明中尋找靈感和講述故事。最喜聞樂見的小說和影視劇題材通常與武俠魔幻、宮廷秘聞和才子佳人等有關，即使近年來上映的科幻電影《流浪地球》系列，也更像是故事片和魔幻片，缺少合理邏輯和科學理論的支撐，也就是說，在很長的時間內，我國無法選擇創意驅動的機器人發展模式。我國的機器人研究和研制起步于20世紀70年代初。1972年中國科學院沈陽自動化研究所開始了機器人的研究工作，有些國有企業開始探索機械手的研制，并于1977年在江蘇嘉興召開了全國性機械手技術交流大會[19]，這些研發和研制工作都是自發形成的，零散而不成規模；直至1985年，工業機器人被列入國家“七五”科技攻關計劃，我國機器人研發和研制進入了發展的快車道。此后，機器人的發展主要由國家的重點發展規劃和計劃引導，這充分體現了我國制度的優越性。

由國家規劃或政策驅動的機器人發展模式，本文將其稱為政策驅動模式，我國最具有代表性。政策驅動模式主要有以下5個特征。①服務國家目標。例如，“七五”計劃的重點是工業機器人，“九五”計劃增加了工程機器人和特種機器人，“十五”計劃增加了仿生機器人，“十一五”計劃增加了服務機器人，這些連接起來就是我國機器人發展的路線圖。②集中力量攻關。以水下機器人為例，1987年，我國第一臺水下機器人“海人一號”下潛200米；1994年，“探索者號”機器人最大潛水深度為1，000米；2006年，載人潛水器“海極一號”機器人潛深7，000米；2020年，“奮斗者號”機器人下潛10，909米。我國水下機器人的引領式發展就是集中優勢力量攻關的結果。③科研帶動產業發展。據不完全統計，1985年前，我國就有35個科研機構和大學開始了機器人研究。在機器人發展過程中，越來越多的科研機構和大學進入了機器人研究的行列，研究成果直接或間接地帶動了我國機器人產業的發展，而且我國的第一批機器人公司大多數也都是這些科研機構或大學創辦的[5]。④產業園是重要載體。各地政府創建了多種多樣的產業園，包括機器人產業園，這些產業園內各種產業發展的要素和條件齊備，包括但不限于各種配套產業、新型研發機構、孵化加速器、投資基金、產業服務公司等。產業園的存在簡化、深化和加速了機器人企業/產業的發展。⑤民營企業的互補作用。大量民營企業進入機器人產業：一方面，承接了科研院所的成果和國企的外包業務；另一方面，則面向市場需求快速發展了各種服務機器人。民營企業的存在彌補了政策驅動模式對市場需求感覺相對滯后和體制機構僵化的不足。

政策驅動的機器人發展模式是我國悠久的歷史文化和制度優勢共同作用的產物。這種模式的優勢是，能夠發揮國家的優勢發展機器人事業，能夠使機器人產業發展帶動其他所有產業發展，能夠使機器人發揮最大的作用，能夠使機器人為人民的美好生活增光添彩。這種模式的劣勢在于：缺乏創意源泉，無法引領高精尖機器人的發展；對市場不夠敏感而影響客戶的滿意度。第一個劣勢隨著我國科幻人才的成長和科幻作品的涌現將逐步得以緩解；第二個劣勢由于民營企業參與機器人產業發展，已在較大程度上得到了解決。

6 機器人發展模式的政策價值

機器人發展的三種模式各有優劣勢，其在發展的過程中都自覺或不自覺地相互學習和不斷融合，但由于歷史和文化的原因，其主導因素是相對穩定的。通過深入分析，三種發展模式對我國發展機器人事業具有重要的政策價值，具體表現在以下方面。

（1）我國要堅定不移地把制度優勢發揚光大。制度優勢有利于集中優勢力量進行機器人高難度技術攻關，有利于機器人產業的均衡和持續發展，有利于實現機器人產業發展真正服務于人民美好生活的終極目標。

（2）要引領高精尖機器人發展趨勢必須融合創意驅動模式的精華。最重要的是要從長計議，打造有利于機器人和高科技發展的生態環境，要培育青少年對科幻作品的興趣，能夠持續地產出符合科學原理和邏輯的高水平的科學作品。這一方面能夠為機器人發展提供源源不斷的創意源泉；另一方面能夠使越來越多的人對機器人和科技感興趣，使我國真正成為盛產高水平機器人專業人才和高質量機器人產品的“土壤”。

（3）要促進機器人產業的持續繁榮必須動態和精準地獲取客戶對機器人的需求。我國機器人研發和研制人員要學習日本同行前期進行客戶調查的做法，在項目研發和產品開發前必須進行有效的調研；同時，也要學習已故蘋果公司董事長史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）的做法[20]，對客戶需求進行深層次的研究。如果不能夠認真對待和處理客戶需求，那么市場就是無情的；相反地，市場就是有情的，甚至是感恩的。

（4）高水平的創意工程師隊伍對機器人發展非常重要。創意工程師是把科幻小說中的文字或形象具體化為科技設施或科技產品的科技專家，其既需要有超強的理解能力和想象力，同時還需要具備強大的具化能力、設計能力、集成能力和操作能力，科技創新人員通常是在其工作的基礎上開展后續的研發和研制的。為此，我國要重點加強對機器人創意工程師的培養。

（5）既敬畏又無畏的挑戰精神對發展高精尖機器人至關重要。研發和研制高精尖機器人就是要實現從0到1的突破，諸如美國人研發的國際象棋機器人就是這樣的產品，要實現這樣的突破，既要對機器人保持敬畏，又要以大無畏精神來面對機器人。我國機器人研究者更多接受的是國家任務，這如同命題作文，研發和研制時的激情相對不高，少了敬畏之心而多了畏懼之情，這樣就很難研發成功真正的驚天之作。

機器人發展的三種模式是本文在研究機器人發展史的過程中總結和歸納的結果，這三種模式是客觀存在的，尚需要機器人領域的專家學者進行豐富、細化、完善和靈活應用方面的研究。有理由相信，這三種模式及其進一步研究的成果對各國機器人發展和我國各區域機器人產業的發展必將具有重要的指導和參考價值。

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作者貢獻說明：

竇 笑：論文撰寫；

霍國慶：后期修改。

The Three Robot Development Model and Its Policy Value

Dou Xiao1，2 Huo Guoqing1

1University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190 2The Institute for the History of Natural Sciences of Chinese Academy of Science， Beijing 100190

Abstract： [Purpose/significance] This paper aims to discuss patterns of robot development and to point out the direction and path for the future development of robot in the world. [Method/process] This paper applies historical analysis method and case study method to analyze the nature of robotics， summarizes and proposes three modes of rebotics development， campares and examines the root causes， characteristics， advantages and disadvantages of the three modes， and clarifies the policy value of robotics development modes. [Result/conclusion] This paper finds that the core advantage of the creativity-driven pattern is that to lead the development of high-precision robots. the core advantages of the market-driven pattern is that it can better satisfy customers’ demand， and the core advantage of the policy-driven pattern is that it can promote the strategic development of the country or the region. However， in the process of development， all three models will moderately integrate the advantages of the other two models to make up for the shortcomings of a single model.

Keywords： robot development history policy value