中国是否赢得了机器人竞赛?
中国是否赢得了机器人竞赛?
《AI Insider》
· 美国在人工智能软件方面仍然处于领先地位,但中国在机器人和工厂自动化方面处于领先地位——投资者和政策制定者应该将这一拐点视为战略性因素。
· IFR 数据显示,2023 年和 2024 年将有 ~4.28M 台工业机器人运行,其中中国在 2023 年安装了 276k (51%),在 2024 年安装了 ~295k (54%),运行 2M+ 台,并实现了更高的机器人密度(每 470 名工人 ~10 台)高于美国 (~295)。
· 由于监管、劳工和供应链障碍(2024 年仅 ~34,200 次安装),美国的采用率滞后,这促使人们提出了国家机器人战略、供应链在岸外包、“无需许可”测试以及与盟友更紧密协调的建议。
在当今的技术环境中,人工智能正在改变软实力(内容和数据)和硬实力(物理基础设施)。安德森·霍洛维茨的马丁·卡萨多和安妮·纽伯格警告说,美国在人工智能软件方面仍然处于领先地位——主要语言模型都是根据西方数据进行训练的——但中国在机器人技术的物理领域正在迅速领先。
工业机器人在全球范围内的部署呈爆炸式增长:国际机器人联合会报告称,截至 2023 年,工厂中运行的机器人数量超过 428 万台,是十年前的两倍多。2024 年,全球约有 466 万台机器人活跃。
自 2013 年以来,全球工业机器人数量增加了两倍多。这种繁荣主要是由亚洲(尤其是中国)推动的,而美国的采用率却落后。正如卡萨多和纽伯格所警告的那样,中国正在“利用人工智能的硬实力部分——机器人技术逃跑”。了解这种动态对于美国的科技投资者和政策制定者至关重要。
中国在工厂自动化中的核心作用
中国已经实施了“中国制造2025”战略,以主导先进制造业。在短短十年内,中国工厂在机器人密度和安装方面已经超越了世界其他地区。A16Z指出,中国公司“人均机器人密度超过了世界其他地区”。IFR 数据证实了这一点:2023 年中国安装了 276,000 台工业机器人(占全球总数的 51%),2024 年约为 295,000 台(54%)。中国目前在其工厂中运行着超过 200 万台机器人——这是迄今为止全球最大的库存。相比之下,美国排在前五名之外。到 2023 年,美国的机器人密度仅为每 10,000 名制造业工人约 295 台机器人,大约是中国 470 台机器人的三分之一。
中国的领先优势来自大规模和快速采用。小米和比亚迪等大公司在上海和深圳周围运营着全自动的“暗工厂”(完全由机器作的工厂,通常在黑暗中)。据美联社报道,中国政府在机器人技术方面投入了资源:在国家活动中宣传人形机器人演示,甚至批准了一项 1380 亿美元的国家风险基金,用于机器人、人工智能和尖端技术。行业专家指出,中国将人工智能与制造业融合是其战略的核心部分。正如一位目击者告诉国会的那样,“中国公司非常优秀”,并且“非常迅速地投入大量资源”到机器人和半导体等领域。简而言之,正如 a16z 在其最新论文中指出的那样,中国通过以前所未有的速度建立自动化规模的工厂和供应链,已成为“世界机器人中心强国”。
精度和供应链:关键机器人组件
中国的《中国制造2025》(MIC2025)制定了以先进机器人和自动化为核心的十个战略性领域的升级路线图,而不是精细的剧本。北京没有规定详细的实施,而是使用高级别的 KPI 来动员地方政府和国有企业,表明国家意图并将资源投入到优先技术上。结果:尽管在尖端半导体等领域仍然存在差距,但中国在机器人和传感器技术方面取得了快速进展,将它们与电动汽车、电池和高铁方面的优势相结合,推动高端制造。
在6月的世界经济论坛的一篇文章中指出,中国的一个关键优势是中国集群化的制造生态系统(例如长三角和大湾区),供应商、集成商和最终用户位于同一地点。这种密度加快了学习周期——新组件在实际生产线上在几天或几周内进行测试,而不是几个月——为自动化创造了一个飞轮:部署产生数据,数据改进系统,改进系统进一步扩展。智能手机供应链的成熟促进了精密制造和紧凑型系统工程,这些工程现在使电动汽车、工业机器人和工厂仪器受益——这是异花授粉的一个例子,加剧了成本下降和性能提升。
世界经济论坛指出,这种势头的基础是工艺知识——嵌入工厂车间和供应商协调中的隐性、实践专业知识。随着许多西方经济体将生产转移到海外,中国保留并深化了这种经验基础。工程师在设计和制造角色之间流畅地切换;迭代发生在紧密的反馈循环中;研发与生产紧密耦合。这种“指尖感觉”很难编纂,但对于将原型转化为强大、可扩展的机器人系统和自动化工作流程至关重要。
先进的机器人需要一系列惊人的高精度组件。a16z 表示,典型的工业机器人包括电机、齿轮、扭矩传感器、光学编码器、电路板、连接器、摄像头、IMU 和专用执行器,所有这些都可以无缝协作。其中许多零件必须以低成本以微米级精度制造。例如,谐波减速器——用于机器人关节的紧凑型齿轮机构——曾经几乎完全由日本和德国专家制造(住友商事、谐波驱动)。但中国公司已经迅速缩小了差距。总部位于苏州的 Green Harmonic 现在生产的性能与传统品牌相匹配的驱动器,成本a16z.com 降低 30-50%。它已经占据了中国市场30%以上的份额,并正在向海外扩张。分析师警告说,这是机器人技术的“丰田时刻”——中国制造的零部件削弱了外国供应商,最终重塑了全球生产。
据 a16z 称,中国公司现在在当地产业集群内供应“几乎整个机器人”。这张图片说明了这一现实:机械臂完全在计算机控制下拾取和分类组件(在本演示中是狗骨零食)。这种系统的几乎每个部分——控制器(Siasun、Estun)、扭矩传感器(AVIC)、视觉处理器、高速驱动器等——都可以从中国供应商处采购。A16Z 指出,中国密集的制造中心(深圳、上海)让工具制造商、机器人集成商和最终用户位于同一地点,迅速发明了新的自动化序列。在实践中,中国现在拥有成熟的机器人硬件生态系统,可以迭代降低成本。即使是像波士顿动力公司的敏捷机器这样备受瞩目的机器人也难以与更便宜的中国替代品竞争:a16z 强调 Unitree 的机器狗(每个 1,600 美元)和人形机器人(5,900 美元)是机器人成本正在暴跌的证据。
美国机器人面临的障碍
相比之下,美国环境对自动化繁荣不太有利。a16z 指出,a16Z 描述了美国的“许可优先”监管制度,每项新的机器人试验通常都需要律师、许可证和冗长的批准。即使是简单的部署(无人机、送货机器人)也会陷入繁文缛节。美国的工会也抵制工厂自动化。例如,码头工人协议使美国港口跻身世界上“最慢、自动化程度最低”的港口之列。最终影响是美国工业仍然严重依赖人类劳动力而不是机器人。根据 a16z 的数据,美国自动化程度低的行业的生产力停滞或下降——例如,建筑生产率自 1970 年以来下降了 30% 以上。
最近,美国众议院网络安全、信息技术和政府创新监督小组委员会举行了一场题为“塑造明天:人工智能的未来”的听证会。其中有几项意见:
· 监管障碍:美国法律要求明确批准并限制自主系统(FAA 规则、测试限制等),这使得大规模部署机器人变得困难。
· 劳动力限制:现有的工作规则和工会合同延迟或阻碍了自动化项目(例如在港口和仓库)。
· 供应链差距:美国几乎没有自给自足的机器人供应链。即使是“美国制造”机器人也依赖国外的关键零件(中国制造的成像传感器、磁铁、透镜光学器件等)。这种依赖是战略性的:a16z 指出,几乎所有美国机器人公司仍然从中国或其盟友那里采购核心部件。
· 市场碎片化:与中国巨大的综合市场不同,美国有 50 个州,规则各不相同。正如一位国会证人警告的那样,中国在人工智能和机器人技术方面有一个统一的计划,而美国企业家则面临着“扼杀创新”的拼凑法规。
· 采用缓慢:在这些不利因素下,美国工厂只是减少了机器人的投入。IFR 指出,到 2024 年,美国仅安装了约 34,200 台新工业机器人(占北美所有部署量的 68%)——大约占中国当年安装量的十分之一。
总之,中国的大规模部署和数据收集创造了一个良性循环。a16z 报告指出,中国工厂车间的更多机器人会生成更多真实世界的数据来完善人工智能和控制系统(机器人技术中的“飞轮动力”)。如果不做出改变,中国的领先优势几乎可能变得不可逾越,就像过去十年在太阳能电池板或 5G 网络方面一样。众议院监督小组指出,美国专家现在警告说,不采取行动可能会让该国的整个行业和供应链付出代价。
美国政府和行业行动
美国行业团体和立法者对这些趋势感到震惊,正在推动变革。据美联社报道,去年,自动化促进协会 (A3) 表示,如果没有国家战略,“美国不仅会输掉机器人竞赛,还会输掉人工智能竞赛”。A3 和其他行业协会建议采取一些措施,例如对机器人的税收优惠、联邦资助的培训计划和专门的机器人办公室。据彭博社政府 5 月报道,在国会,两党机器人核心小组重新启动,通过促进机器人研发和公私合作伙伴关系,“帮助确保美国与中国保持竞争力”。据美联社报道,众议员拉贾·克里希纳穆尔蒂 强调,虽然美国科技实力雄厚,但中国“正在非常迅速地投入大量资源”,因此美国必须“保持我们的创新和创业文化”才能跟上步伐。
特朗普政府的人工智能战略也将机器人技术视为优先事项。白宫的《美国人工智能行动计划》明确呼吁让“美国和我们值得信赖的盟友成为自主无人机和机器人等下一代技术的世界级制造商”。它建议通过 DOD、DOC、DOE 和 NSF 等机构对人工智能制造进行积极投资。例如,该计划指示 NTIA/DOC 召集行业和政府利益相关者,以确定美国机器人生产中的供应链挑战。这反映了对国内自动化能力投资(SBIR 拨款、CHIPS 研发计划等)和将尖端制造带到国内的广泛推动。
一些专家提出了详细的政策建议。中美委员会最近的一份报告敦促成立一个国家机器人战略委员会(以以前的人工智能和生物安全工作组为蓝本)。该机构将绘制关键机器人供应链(执行器、齿轮、传感器、人工智能芯片等)并识别国内漏洞。它还建议将基本生产外包并与盟友(日本、韩国、德国)协调,以使值得信赖的供应商多样化。报告进一步建议出口管制,以限制中国获得高端人工智能加速器和机器人控制系统。简而言之,拟议的剧本包括战略资金、贸易措施以及与盟友的合作——这是美国对中国产业政策的协调回应。
这些提案的主要建议包括:
· 国家战略和监督:制定明确的联邦机器人路线图。例如,创建一个高级别工作组或办公室来协调机构间工作,为美国机器人领导力设定目标,并迅速消除过时的监管障碍。
· 机器人研发和激励措施:增加对机器人研究的公共资金(通过 NSF、DOD、DOE 等),并提供税收抵免或赠款以帮助制造商采用机器人。支持公私合作伙伴关系和劳动力培训,以便美国公司能够快速创新。
· 供应链安全:审核整个机器人供应链,以确定阻塞点(电机、减速器、芯片)。为在岸或盟友采购关键组件提供激励措施,并使用 DPA Title III 和出口管制来减少对敌对供应商的依赖。
· 监管改革:在制造业中转向“无需许可”的监管方法。简化机器人和无人机的测试和部署规则,以便美国创新者可以毫不拖延地进行实验。取消过时的州级限制(如人工智能的 AB-412),这些限制可能会无意中阻碍初创企业的发展。
· 盟国协调:在机器人标准和供应链方面与盟国密切合作。将美国的优势(芯片设计、软件)与合作伙伴的优势(德国的精密工程、日本的传统机器人技术)相结合,创建一个有弹性的生态系统。
迎接机器人挑战
机器人革命正在重新定义制造、国防和日常生活。美国在创新和高等教育方面的历史优势意味着它仍然拥有竞争的人才和技术。a16z 指出,美国在先进的人工智能软件a16z.com 和超级计算机芯片(与台湾台积电和英伟达等合作伙伴)方面处于领先地位。然而,将其转化为物理自动化需要采取行动。如果没有连贯的战略和投资,美国就有可能将整个行业割让给中国,就像它曾经在钢铁或太阳能电池板方面所做的那样。正如 a16z 所说,我们正面临着潜在的“丰田类固醇时刻”——中国对自动化的掌握将重塑全球制造业。
还有时间改变路线。IFR 和行业专家一致认为,机器人技术的持续增长是不可避免的——预计未来几年全球需求将每年增长 5-10%。问题是谁来提供和控制这种自动化。美国在人工智能方面的领导地位可能是一个优势,但前提是它必须扩展到工厂车间的机器人。正如卡萨多和纽伯格所敦促的那样,美国现在必须为“可防御的人工智能机器人堆栈”奠定基础,与盟友合作,使政策与创新保持一致。用 a16z 援引一位国会战略家的话来说,“我们需要在机器人竞赛将美国抛在后面之前参与进来”。
· A16Z,人工智能,亚洲,中国,国际机器人联合会,机器人,世界经济论坛
注:作者格雷格·博克 是一位屡获殊荣的调查记者,拥有超过 25 篇 在印刷、数字和广播新闻方面拥有多年经验。
中文译本经转帖人简单校阅,基本不变。若是人工翻译的话,我会把某些机构的英文缩写译出来