2022-10-07
Tesla Bot擬明年量產！人型機械人技術難度高，專家唔睇好，為何馬斯克仍砸錢研發？
人形機械人經常在科幻電影中登場，從《星球大戰》的C-3PO到《未來戰士》的T-800，再到《鋼鐵奇俠》的Mark LXXXV機械盔甲，陪伴著每一代人成長。過去這些只存在於電影世界的機械人，如今終於有機會進入尋常百姓家。特斯拉（Tesla）日前正式發表名為「Optimus」的人形機械人，動作流暢令人驚艷。執行長伊隆·馬斯克（Elon Musk）揚言，最快可在2023年量產，售價更可低至2萬美元！但有不少學者與專家卻對Optimus發展前景表示質疑，究竟當中隱藏了甚麼問題呢？
特斯拉機械人能澆花、搬重物
2022年9月30日舉行的「AI Day」大會上，特斯拉人形機械人（Tesla Bot）的原型機「Optimus」首度正式登場。Optimus身上合共裝配28組電機關節，其機械手擁有11個關節自由度（按：人類手部有27個自由度），加上所有手指皆能活動，所以能夠做出細緻的手部動作，甚至如同人類般可以手持工具，做很多事情。
在Tesla AI Day 2022大會上，人形機械人「Optiomus」從後台走到舞台中央，向現場與會者揮手致意。（圖片來源：翻攝Tesla官方YouTube影片）
它單手能夠提起10公斤物件，整體載重能力則為20公斤，能以每小時約8公里的步速前進。從現場播放的影片中看到，雖然Optimus的動作仍有些顫抖，惟卻能夠從倉庫中搬出重物，也可以像人類般拿起水壺澆花，還可以將長條形物件精準地放到固定位置。
觀乎Optimus原型機的表現，雖然看似動作不夠靈活，但卻勝在可以流暢地做出細緻的手部動作，譬如拿起水壺澆花。（圖片來源：翻攝Tesla官方YouTube影片）
這部Tesla機械人的身高為173厘米，重量則為73公斤，腹部內藏一枚2.3 kWh的充電池，足以提供一整天的電量。電池旁邊安裝了一塊跟Tesla電動車設計相同的整合型電路板，內嵌Tesla SoC晶片，用作機械人的主電腦，負責所有運算，並支援Wi-Fi與LTE連線功能。
Optimus能夠用雙手拿起長條形金屬棒，並精準地擺放到指定位置。（圖片來源：翻攝Tesla官方YouTube影片）
Optimus能夠手持重量達20公斤的物件前進，可以幫忙搬運貨件到辦公室。（圖片來源：翻攝Tesla官方YouTube影片）
Optimus又採用跟Tesla電動車相同的《Full Self-Driving》（FSD）全自動駕駛系統，可以即時偵測四周環境中的物體動向，並計算出最佳前進路線，確保行走期間不會撞上周遭物件。
Tesla不僅以訓練自駕車的方式讓Optimus深度學習如何走路，更透過捕捉人體動作，讓它可以更自然地做出擬人表現。（圖片來源：翻攝Tesla官方YouTube影片）
馬斯克解釋，「Optimus」的名字來自於電影《變形金剛》（Transformers）中博派（Autobots）領導者柯博文（Optimus Prime）。（圖片來源：翻攝Tesla官方YouTube影片）
以電動車技術經驗開發機械人
相比起業界領頭羊Boston Dynamics的人形機械人，Optimus看起來似乎顯得有點笨拙，惟Tesla執行長馬斯克卻指出，其他廠商的機械人在設計上忽略了兩個重要關鍵：製造成本，以及可跟現實環境互動的大腦。這些沒有大腦的機械人，不具備自行解決問題的能力，而且製造成本非常高昂，所以能夠創造的價值很低。
人形機械人領域公認的領頭羊是波士頓動力（Boston Dynamics），其人形機械人「Atlas」擁有接近人類的活動能力，例如快速奔跑、跳躍、甚至行樓梯，但卻不可像Optimus般做出細緻的手部動作。（圖片來源：翻攝Boston Dynamics官方YouTube影片）
馬斯克預計，Optimus 量產時的價格大概為2萬美元（約15.6萬港元），即是比Tesla電動車還要便宜許多！他已為Optimus定下明確的商業目標——要成為Tesla工廠裏的新勞動力，以提高電動車生產效率。他揚言，最快可於2023年量產機械人，並在未來3至5年內推出市場，販售給一般消費者。
縱然Optimus的外表看上去仍有些粗糙，但Tesla Bot研發項目從2021年開始啟動，Tesla只花6至8個月就製成了原型機，其研發效率確是叫人驚嘆。特斯拉之所以能用「神速」開發出原型機，關鍵在於其累積多年的電動車與自動駕駛研發經驗，有相當部分可以套用到機械人身上。
Optimus身軀能夠容納2.3kWh的超大容量充電池，背後歸功於特斯拉電動車的充電管理、感測器與冷卻系統的高度集成。另外，Optimus展現出精準的抓取物件能力，主要依靠其雙目測距得出非常清晰的深度圖像，以及其電腦測繪出高精度的3D環境模型，這也得益於Tesla過去在自動駕駛訓練出的演算法和所搭建的硬件平台。
Optimus發展前景受專家質疑
不過，人形機械人與汽車始終是兩碼子的事。汽車產業發展至今超過100年，在車輛控制、機件運作等各方面的技術已非常成熟。至於人形機械人，尚有很多技術難題有待解決，其移動能力、操作能力仍是相當初級，要如何達到產業化規模更是無先例可援。因此，馬斯克計劃3至5年內全面量產，不論從技術層面、還是市場需求的角度來看，均顯得過於樂觀。
有不少學者與機械人專家都質疑，Optimus是否真的能夠實現達成馬斯克口中所說的願景。美國太空總署靈巧機械人團隊的負責人肖恩·阿齊米（Shaun Azimi）坦言，自駕車開發從來不像人們想像的那麼容易；在某種程度上，人形機械人研發也是如此。
美國亞利桑那州立大學（Arizona State University）人機系統教授南茜·庫克（Nancy Cooke）表示，Optimus不能只是識行識走，而是要在沒有明確指令的情況下，能夠執行多樣化的即興工作，才算是成功。
美國非牟利創業孵化器Mass Robotics的執行董事湯姆·萊登（Tom Ryden）更指出，假如你想研製出一部既經濟又實用的機械人，人形形態與大小不一定是最好的方案。
以全球最多人使用的iRobot機械人為例，這款掃地機械人的身軀是一個大圓盤，既方便移動到房間中的任何角落，又能減少碰撞造成的傷害。假如替它加裝一雙機械手臂，對提升清潔效能未必有太大幫助，但卻會增加更多潛在的故障點。
科技巨頭爭相研發人形機械人
既然專家們普遍不看好人形機械人，實際應用上機械人又未必一定要有手有腳，為甚麼除Tesla外，亞馬遜（Amazon）、小米等科技巨頭還是願意砸錢研發？甚至連現代汽車也要搶著收購機械人設計公司Boston Dynamics呢？
Amazon投資的機械人初創Agility Robotics，正在研發的人形機械人「Digit」同樣具有搬運貨件能力，被視為是Optimus的主要競爭對手。（圖片來源：Agility Robotics官網）
究其原委，大家在科幻電影中看到的機械人，大多以類似人類的形態出現，在潛移默化下中塑造了大眾對機械人的觀感：「人形」。因此，相比起圓形或方形機械人，人形機械人更能帶來熟悉的感覺。
日後機械人如要肩負服務和照護人類的責任，類人形態也可能更容易讓人接受。有臉有眼的機械人即使面部表情僵硬，但人們跟它說話時卻可以看著其眼睛進行溝通。有手有腳的機械人在一般家居環境中作業，要開門、搬重物、行走樓梯大概都不成問題。
更有研究證明，人形機械人對協助治療病患者起著積極作用。南加州大學計算機科學教授瑪雅·馬塔里奇（Maja Matarić）自2014年起，便透過社交輔助機械人對自閉症兒童進行社交培訓；2015年，她又開始利用機械人幫助中風康復患者進行上肢鍛煉，在人形機械人的激勵下，可讓患者獲得更大動力來堅持鍛煉。
瑪雅·馬塔里奇教授曾參與Amazon的《Hear from MARS luminaries》系列影片拍攝。她在影片中提及，鼓勵自閉症兒童模仿人形機械人的動作，有助改善其社交能力。（圖片來源：翻攝Amazon官方YouTube影片）
小米搶在Tesla之先，在2022年8月中發表人形仿生機械人「CyberOne」。小米創辦人雷軍表示，CyberOne能通過內置視覺、聲音感知與顯示模組，與人類溝通交流。（圖片來源：翻攝小米官方影片）
採漸進式路線開拓機械人市場
當然，人形機械人在技術上仍存有不少瓶頸。馬斯克坦承，目前Optimus在無明確指示下，確實沒有足夠的智慧來應對現實處境。惟他補充指，Tesla可以活用其人工智能和機械組件方面的專業知識，大規模生產具有一定智能水平、成本較低的人形機械人，經過不斷改進，最終便可以製造出更有效率的版本。
換言之，馬斯克在人形機械人賽道的打法也是採取電動自駕車的漸進式路線——不追求機械人完全擁有跟人類接近的靈活性，而是從簡單的動作開始，引進到真實場景進行操作，在實際應用中疊代改進。如此一來，Tesla確實很有可能在機械人領域複製其電動車市場的顛覆性影響。
馬斯克表示，Optimus日後可以接替人類執行重複性高、或在危險環境中作業的任務，又或者是人類覺得單調而不想做的工作，譬如：割草、煮飯、做家務、照顧老人等，未來更可能會推出Optimus「貓女」版本，作為人類的性伴侶。因此他認為，有朝一日Optimus將會比Tesla電動車更加值錢。
國際諮詢機構麥肯錫（McKinsey）預測，及至2030年，全球將會有8億個工作崗位被機械人取代；屆時有些崗位或許會發生重大轉變，另一些職位則有可能徹底消失。人形機械人要真正替代人類做事、甚至負責照顧人類，大概還有一段很長的路要走。惟存在於科幻電影的想像，隨著人工智能與機械科技不斷演進，未來能夠在現實世界落地的還是會愈來愈多喔！
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