【摘要】具身智能的廣泛應(yīng)用和持續(xù)優(yōu)化將帶動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)力提升，為社會帶來巨大的經(jīng)濟效益。然而，具身智能零部件及整機在不同應(yīng)用場景下的性能與質(zhì)量問題，仍是制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。構(gòu)建場景驅(qū)動的具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系，應(yīng)以整體框架與標(biāo)準(zhǔn)制定為基礎(chǔ)，打造集成機器人計量校準(zhǔn)、性能功能測試、產(chǎn)品認證的一站式平臺，進一步提升我國具身智能機器人產(chǎn)品性能與質(zhì)量，加快推動我國具身智能機器人產(chǎn)品進入全球市場，從而在技術(shù)性與經(jīng)濟性兩個方面提升我國具身智能的產(chǎn)業(yè)競爭力。
【關(guān)鍵詞】具身智能 標(biāo)準(zhǔn)制定 質(zhì)量保證 供應(yīng)鏈 場景驅(qū)動
【中圖分類號】 TP18/F49 【文獻標(biāo)識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2025.10.009
【作者簡介】劉少山，深圳市人工智能與機器人研究院具身智能中心主任、研究員，世界青年科學(xué)院院士。研究方向為具身智能、機器人計算系統(tǒng)以及自動駕駛。主要著作有《Robotic Computing on FPGAs》等。丁寧，深圳市人工智能與機器人研究院常務(wù)副院長、研究員。研究方向為特種機器人與計算機視覺。主要論文有《CCRobot-V: A Silkworm-Like Cooperative Cable-Climbing Robotic System for Cable Inspection and Maintenance》等。
具身智能概述
具身智能是將人工智能嵌入機器人等物理實體，使其具備感知、學(xué)習(xí)和與環(huán)境動態(tài)交互能力的智能系統(tǒng)。[1]具身智能的理論起源于1991年，彼時羅德尼·布魯克斯（Rodney Brooks）發(fā)表的研究論文《沒有表征的智能》對智能進行了根本性的重新思考。[2]布魯克斯反對傳統(tǒng)觀點，即智能必須基于復(fù)雜算法或內(nèi)部數(shù)據(jù)模型。他認為，智能行為可以直接從自主機器與環(huán)境的簡單物理交互中產(chǎn)生，而無需依賴預(yù)設(shè)的復(fù)雜算法。其核心觀點在于，智能系統(tǒng)不應(yīng)首先處理抽象的內(nèi)部表征，而應(yīng)直接響應(yīng)外部環(huán)境的刺激。
1999年，羅爾夫·普費弗（Rolf Pfeifer）和克里斯蒂安·謝爾（Christian Scheier）提出智能是行為主體的整個身體結(jié)構(gòu)和功能的綜合體現(xiàn)，強調(diào)了身體對智能形成的根本影響，這一理論后來被稱為“具身智能”（Embodied Intelligence）或“具身認知”（Embodied Cognition）。[3]他們的核心觀點是，智能行為通過身體與環(huán)境的直接相互作用產(chǎn)生，而不僅僅是大腦內(nèi)部的計算過程。這一觀點與傳統(tǒng)的大腦或計算中心的智能理解形成了鮮明對比。
從認知科學(xué)的角度來看，琳達·史密斯（Linda Smith）在2005年提出了“具身假說”（Embodiment Hypothesis）主張，認為人類的認知過程不僅僅是大腦內(nèi)部的抽象思考，更是通過身體與物理環(huán)境的直接互動實現(xiàn)的。[4]這一觀點強調(diào)，身體不僅是感知世界的工具，更是影響和塑造認知結(jié)構(gòu)的主體。具身假說還特別強調(diào)了環(huán)境在認知發(fā)展中的作用，認為環(huán)境的結(jié)構(gòu)和特性不僅能夠提供感官輸入，還直接參與了認知能力的形成。
基于這些基礎(chǔ)研究，筆者總結(jié)了三個關(guān)于具身智能的原則：第一，具身智能系統(tǒng)無需依賴預(yù)定義的復(fù)雜邏輯來管理特定場景，而是能夠靈活應(yīng)對多變的環(huán)境。第二，具身智能系統(tǒng)必須包含進化學(xué)習(xí)機制，使其能夠不斷適應(yīng)運行環(huán)境，從而允許具身智能系統(tǒng)從經(jīng)驗中學(xué)習(xí)，并隨著時間推移優(yōu)化其性能。第三，環(huán)境在塑造物理行為和認知結(jié)構(gòu)方面起著關(guān)鍵作用。環(huán)境不僅是具身智能系統(tǒng)操作的舞臺，更是影響和塑造系統(tǒng)行為與認知發(fā)展的關(guān)鍵因素。
具身智能由于具備從環(huán)境中學(xué)習(xí)的能力，因此展現(xiàn)出高度的通用性，能夠快速滲透到各行各業(yè)，從而顯著提升生產(chǎn)力。[5]例如，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人通常需要為特定任務(wù)進行編程和配置，調(diào)整過程繁瑣且耗時。而具身智能機器人可以通過與環(huán)境的互動自主學(xué)習(xí)，適應(yīng)不同的生產(chǎn)任務(wù)。例如，在汽車制造中，具身智能機器人可以自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)不同車型的裝配要求，無需頻繁重新編程，大大提高了生產(chǎn)線的柔性和效率。
具身智能的廣泛應(yīng)用和持續(xù)優(yōu)化將帶動各行各業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)力提升，為社會帶來巨大的經(jīng)濟效益。然而，具身智能零部件及整機在不同應(yīng)用場景下的性能與可靠性問題，仍是制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，亟待通過建立標(biāo)準(zhǔn)體系來解決，這也是本文探討的重點。首先，各行業(yè)和應(yīng)用場景的需求日趨多樣化，具身智能系統(tǒng)需要具備高度的適應(yīng)能力。工業(yè)制造中的機器人需要應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境，而醫(yī)療領(lǐng)域的機器人則需要高精度和高穩(wěn)定性。如果零部件性能不穩(wěn)定，則可能影響整體系統(tǒng)的可靠性和實際應(yīng)用效果。其次，具身智能整機的可靠性不足，現(xiàn)階段由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商生產(chǎn)的零部件和整機在兼容性與可靠性上存在差異。這不僅增加了系統(tǒng)集成難度，也降低了其整體性能和穩(wěn)定性。
建立標(biāo)準(zhǔn)體系是解決這些問題的關(guān)鍵。具體來看，這一體系應(yīng)涵蓋四個方面。一是建立性能標(biāo)準(zhǔn)，確保零部件和整機在各種環(huán)境下穩(wěn)定運行；二是建立兼容性標(biāo)準(zhǔn)，確保不同廠家生產(chǎn)的組件無縫集成；三是建立安全標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的安全性和可靠性；四是建立測試與認證體系，對具身智能系統(tǒng)進行全面測試和認證，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這些措施將有助于提升具身智能的性能和可靠性，推動其在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
我國在全球具身智能供應(yīng)鏈的優(yōu)勢地位
2001年加入世界貿(mào)易組織后，中國迅速成為全球制造業(yè)大國，通過大規(guī)模生產(chǎn)顯著降低了工業(yè)產(chǎn)品價格。特別是2010年以來，中國通過大量政府激勵措施推動了智能電動汽車行業(yè)的發(fā)展。鑒于智能電動汽車和具身智能機器人供應(yīng)鏈的合作關(guān)系，許多關(guān)鍵的智能電動汽車零部件制造商已轉(zhuǎn)向機器人領(lǐng)域，推動了中國具身智能產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的成熟和發(fā)展。[6]
如圖1所示，目前具身智能機器人主要包括以下核心零部件。視覺傳感器：捕捉環(huán)境的三維幾何結(jié)構(gòu)，對于機器人感知深度和距離、自主導(dǎo)航、識別物體和操作任務(wù)至關(guān)重要；力傳感器：測量施加在機器人上或由機器人施加的力，使機器人能夠以正確的力度抓取物體而不造成損壞，用以增強機器人的觸覺反饋和靈巧度；微型傳動系統(tǒng)：微型電機和執(zhí)行器，使精確的運動和控制成為可能；精密力控系統(tǒng)：高精度調(diào)節(jié)力輸出的先進系統(tǒng)，在機器人執(zhí)行精細任務(wù)的應(yīng)用中（如裝配線或醫(yī)學(xué)手術(shù)），確保機器人能夠安全有效地執(zhí)行其功能而不造成傷害或損壞；關(guān)節(jié)模組：負責(zé)機器人不同部分的關(guān)節(jié)和運動的組件，使機器人能夠以人類般的靈活性和靈巧度移動；基礎(chǔ)大模型：具身智能機器人的大腦，使機器人能夠處理自然語言、識別物體并根據(jù)其對環(huán)境和任務(wù)的理解作出明智決策；機器人計算芯片：專為高效處理機器人算法而設(shè)計的硬件，使復(fù)雜模型的快速高效處理成為可能；機器人控制芯片：管理機器人系統(tǒng)操作的專用微處理器，確保機器人能夠順利執(zhí)行任務(wù)并迅速響應(yīng)環(huán)境變化；云計算平臺：通過互聯(lián)網(wǎng)提供大量計算資源和存儲空間，在條件允許的情況下可從機器人中卸載繁重的任務(wù)。
如圖2所示，筆者匯總了具身智能零部件供應(yīng)鏈的核心企業(yè)，并對這些企業(yè)在全球的分布進行了綜合分析。目前，中國在全球智能機器人供應(yīng)鏈中的占比達38%，特別是在視覺傳感器和機器人關(guān)節(jié)模組等領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異，成本效益顯著。然而，這種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在性價比方面，在關(guān)鍵零部件的性能與可靠性上仍與國際領(lǐng)先品牌存在較大差距。以視覺傳感器為例，盡管中國的產(chǎn)品在價格上具有顯著優(yōu)勢，但在分辨率、靈敏度和可靠性方面較之國際頂尖品牌仍有一定差距。例如，美國的FLIR公司在紅外熱成像技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品在軍事和工業(yè)應(yīng)用中因其卓越的性能和可靠性廣受社會認可，而國內(nèi)同類產(chǎn)品在這些方面仍有較大提升空間。再如，微型傳動系統(tǒng)，中國的企業(yè)在生產(chǎn)成本和價格上具有明顯優(yōu)勢，但在精度、效率和使用壽命方面與日本的Nidec公司相比，仍存在差距。
因此，我國發(fā)展具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系顯得尤為重要。標(biāo)準(zhǔn)體系的建立不僅有助于提高零部件的性能和可靠性，也有利于提高國內(nèi)企業(yè)在國際市場上的競爭力。此外，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系能夠促進企業(yè)之間的協(xié)作和技術(shù)共享，加速技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，進一步縮小與國際領(lǐng)先品牌的差距。
具身智能的性能與質(zhì)量問題
具身智能機器人產(chǎn)業(yè)鏈上游包括視覺傳感器、力傳感器、微型傳動系統(tǒng)、精密力控系統(tǒng)、關(guān)節(jié)模組、機器人計算芯片等硬件部分以及軟件系統(tǒng)。從長遠來看，包括運動控制及人工智能大模型等在內(nèi)的軟件部分無疑最有價值，掌握相關(guān)技術(shù)，相當(dāng)于掌控了具身智能機器人的中樞與大腦，并可主導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。但近期成本占比更高的是視覺傳感器、力傳感器、微型傳動系統(tǒng)、精密力控系統(tǒng)、關(guān)節(jié)模組等核心零部件，占比超過70%。下文選取具身智能機器人零部件組成部分中的減速器、電機為例，進行國內(nèi)外產(chǎn)品質(zhì)量及性能的對比分析。
減速器。在具身智能機器人領(lǐng)域，減速器與電機、傳感器、驅(qū)動器等構(gòu)成關(guān)節(jié)執(zhí)行器?，F(xiàn)階段，我國仍未完全掌握部分核心技術(shù)，行業(yè)整體水平較之國際一流水平仍有差距，國內(nèi)產(chǎn)品性能及可靠性初步達到國際主流水平，但國內(nèi)產(chǎn)品主要集中于中低端應(yīng)用，高端市場大部分由國外產(chǎn)品占據(jù)。[7]
衡量精密減速器的主要指標(biāo)包括：扭轉(zhuǎn)剛度、傳動精度、啟動轉(zhuǎn)矩、空程、背隙、傳動誤差、傳動效率等?？傮w而言，國內(nèi)產(chǎn)品的短板主要表現(xiàn)在兩個方面：一是產(chǎn)品系列不完備。日本某供應(yīng)商具備全系列產(chǎn)品，基本上可以應(yīng)用于所有領(lǐng)域，而國內(nèi)產(chǎn)品系列還有待完善。二是匹配性有待提升。國產(chǎn)減速器在實際使用環(huán)境中的性能與實驗室性能無法完全匹配，個別產(chǎn)品存在漏油、精度降低等情況，這是阻礙國產(chǎn)減速器進軍高端市場的原因之一。[8]
電機。電機主要為具身智能機器人各種動作和姿態(tài)的實現(xiàn)提供動力，具備減速、傳動、提升扭矩等功能。無框力矩電機和空心杯電機是具身智能機器人重要的電機部件，而在該領(lǐng)域我國企業(yè)與國際頭部企業(yè)仍存在較大差距。具體來說，國內(nèi)產(chǎn)品在無框力矩電機的轉(zhuǎn)矩密度方面與國外高端無框力矩電機仍存在差距；在空心杯電機方面，國外廠商采用一次性繞制成型技術(shù)，掌握了壁壘線圈繞組設(shè)計和加工、壁壘繞線設(shè)備技術(shù)等核心技術(shù)，而國內(nèi)企業(yè)主要用繞卷式生產(chǎn)，工藝繁瑣且自動化程度低，性能與國外產(chǎn)品存在較大差距，且繞線機一般只能繞制尺寸較小、線徑較細、形狀單一的線圈，無法滿足大功率空心杯電機的要求。[9]
以上所提及的具身智能關(guān)鍵零部件方面的問題，使得國內(nèi)廠商傾向于選擇性能更佳的國外零部件。這不僅阻礙了國內(nèi)企業(yè)在具身智能產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)的發(fā)展，降低了產(chǎn)業(yè)附加值，而且削弱了國產(chǎn)具身智能產(chǎn)業(yè)鏈的自主性和整體競爭力。同時，技術(shù)上的差距還使得國內(nèi)企業(yè)較為依賴進口關(guān)鍵零部件或技術(shù)，這不僅提高了生產(chǎn)成本，還可能因國際貿(mào)易政策的變化而使供應(yīng)鏈面臨中斷的風(fēng)險。尤其值得警惕的是，具身智能技術(shù)未來在國防安全領(lǐng)域的重要性不言而喻，其重要零部件對國外產(chǎn)品的過度依賴可能使國家在關(guān)鍵時刻陷入戰(zhàn)略上的被動。
因此，實現(xiàn)具身智能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵零部件和技術(shù)的自主化顯得尤為重要與迫切。在此背景下，構(gòu)建完善的具身智能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系成為有效的解決方案，將有助于引導(dǎo)和規(guī)范國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，縮小與國際先進水平的差距。
具身智能全場景多層級標(biāo)準(zhǔn)體系
如上所述，具身智能機器人在與環(huán)境的互動中學(xué)習(xí)，具備很強的通用性，可以被應(yīng)用于多種場景。如圖3所示，具身智能全場景多層級標(biāo)準(zhǔn)體系覆蓋核心零部件、機器人整機、機器人應(yīng)用場景以及多場景的群體智能多個層級，從而在每個層級上確保功能的全面覆蓋以及性能的領(lǐng)先性。
在零部件與整機標(biāo)準(zhǔn)中，通過規(guī)范零部件產(chǎn)品的定義、性能指標(biāo)以及試驗方法，為相關(guān)的企業(yè)或檢測機構(gòu)提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，為零部件和整機的性能與質(zhì)量評價提供技術(shù)依據(jù)，為客戶在選擇產(chǎn)品時提供科學(xué)的評價指標(biāo)，從而促進行業(yè)的規(guī)范化。在應(yīng)用場景標(biāo)準(zhǔn)中，側(cè)重于場景對具身智能機器人的特殊要求。例如，應(yīng)用于工業(yè)場景的具身智能機器人，需結(jié)合工業(yè)機器人的用途和工作環(huán)境，針對機械臂、移動平臺等各自特點，規(guī)范其在安全持續(xù)運行、噪聲、電磁兼容性、環(huán)境條件和可靠性等方面的技術(shù)性能要求和試驗方法。在群體智能標(biāo)準(zhǔn)中，則需要考慮具身智能機器人多機協(xié)同的智能交互和協(xié)同能力，規(guī)范其多機協(xié)同分布式環(huán)境下的性能指標(biāo)和評價方法。
具身智能機器人的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，具身智能機器人的應(yīng)用場景越來越多樣化，涵蓋了工業(yè)自動化、家庭服務(wù)、農(nóng)業(yè)、特種作業(yè)等多個領(lǐng)域，這些場景對機器人的性能、功能和可靠性提出了不同的要求。全場景多層級標(biāo)準(zhǔn)體系可以根據(jù)不同應(yīng)用場景的具體需求制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，確保機器人在各種環(huán)境中都能穩(wěn)定運行并完成預(yù)定任務(wù)。第二，多技術(shù)集成是具身智能機器人發(fā)展的另一大趨勢。隨著覆蓋場景的不斷擴展，具身智能機器人系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜和智能。全場景多層級標(biāo)準(zhǔn)體系可以通過制定不同層級的標(biāo)準(zhǔn)，從基礎(chǔ)技術(shù)—系統(tǒng)集成—具體應(yīng)用—群體智能，全面覆蓋各個層面的要求，促進技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化。
具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的重要性。標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)對于各個行業(yè)領(lǐng)域乃至國家來說都至關(guān)重要，關(guān)系到整個社會的有序發(fā)展和效率提升。在制造業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)體系可確保產(chǎn)品符合安全要求，防止因產(chǎn)品質(zhì)量問題導(dǎo)致的事故和傷害。標(biāo)準(zhǔn)化的流程與操作可以減少錯誤和重復(fù)工作，提高生產(chǎn)效率和工作效率。國際標(biāo)準(zhǔn)的建立促使不同國家和地區(qū)的產(chǎn)品能夠更容易被接受和交易，進而促進了國際貿(mào)易的發(fā)展。通過標(biāo)準(zhǔn)體系，消費者可以更清楚地了解產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，作出更明智的購買決策。同時，標(biāo)準(zhǔn)體系為新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)提供了框架和指導(dǎo)，有助于創(chuàng)新的快速實施和推廣，加速技術(shù)迭代和升級。標(biāo)準(zhǔn)化的組件和流程可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。
以通信行業(yè)的5G技術(shù)為例，在5G統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系形成之前，不同廠商和國家在技術(shù)路線選擇上存在分歧，缺乏統(tǒng)一的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，導(dǎo)致在5G技術(shù)的研發(fā)和部署上出現(xiàn)多個不同的方向和技術(shù)實現(xiàn)，增加了行業(yè)協(xié)作的復(fù)雜性和成本。隨著3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的努力，5G標(biāo)準(zhǔn)體系得以建立并逐漸統(tǒng)一，為行業(yè)的健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是移動通信行業(yè)從零到萬億美元市場發(fā)展的制勝法寶。以早期國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)為例，由于國際上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系以歐美日為主，國內(nèi)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，汽車制造商傾向于采用不同的技術(shù)和零部件標(biāo)準(zhǔn)。這不僅加劇了技術(shù)壁壘，增加了生產(chǎn)成本和維修難度，也限制了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級的速度。不同汽車制造商為鞏固自身的標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)互不兼容的零部件，導(dǎo)致了生產(chǎn)效率的降低及資源浪費。此外，缺乏與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)體系成為出口貿(mào)易的一大障礙。由于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)存在差異，早期國內(nèi)汽車產(chǎn)品在國際市場上面臨認證困難、技術(shù)壁壘等問題，從而限制了其國際競爭力的提升。
由此觀之，建立完善的標(biāo)準(zhǔn)體系對于推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提升企業(yè)競爭力至關(guān)重要。制定與國際接軌的高標(biāo)準(zhǔn)體系，可以促進技術(shù)創(chuàng)新、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，降低企業(yè)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而更好地參與國際競爭，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）預(yù)測，在具身智能最重要的賽道——人形機器人方面，預(yù)計2024年至2030年全球人形機器人銷量將從1.19萬臺增長至60.57萬臺，對應(yīng)市場規(guī)模將從2024年的10.17億美元提升到2030年的150億美元。我國在該領(lǐng)域的年均增速將高于全球平均水平，2024年至2030年中國人形機器人銷量將從0.40萬臺左右增長至27.12萬臺。預(yù)計2024年中國人形機器人市場規(guī)模為21.58億元，到2030年將達到近380億元。[10]可以預(yù)見，具身智能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系以及與國際接軌的高標(biāo)準(zhǔn)體系的建立完善，有利于推動具身智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，促進國產(chǎn)化替代，建立我國自主可控的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)。
具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀。具身智能系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要，因為這些系統(tǒng)通常在與人類近距離接觸的情況下運行，任何故障或意外行為都可能導(dǎo)致嚴重傷害。[11]具身智能領(lǐng)域發(fā)生的安全問題通常源于系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)，如目標(biāo)函數(shù)設(shè)置錯誤或?qū)W習(xí)過程中的數(shù)據(jù)污染等問題。
具身智能的可靠性同樣重要，涉及物理組件的耐用性和系統(tǒng)在各種運行條件下的穩(wěn)定性能。[12]軟件的穩(wěn)定性要求嵌入式人工智能算法和軟件在運行時不會出現(xiàn)崩潰或重大錯誤，而容錯機制則可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時進行自我修復(fù)，將其對性能和安全性的影響降至最低。
具身智能的性能標(biāo)準(zhǔn)包括任務(wù)的準(zhǔn)確性和速度以及資源使用的效率，這些標(biāo)準(zhǔn)確保系統(tǒng)在高效執(zhí)行功能的同時，不消耗過多的能源或處理能力。[13]可用性標(biāo)準(zhǔn)則確保具身智能系統(tǒng)在與人類用戶互動時便于使用、易于訪問，并滿足不同用戶的需求。
目前，具身智能系統(tǒng)的發(fā)展仍處于起步階段，尚缺乏全面的標(biāo)準(zhǔn)框架予以規(guī)范。具身智能系統(tǒng)與智能電動汽車在復(fù)雜性和安全要求方面有許多相似之處，兩種系統(tǒng)都依賴于復(fù)雜的傳感器、執(zhí)行器和控制算法，在動態(tài)環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)。因此，智能電動車的標(biāo)準(zhǔn)框架可以為具身智能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)制定提供借鑒。
智能電動車的標(biāo)準(zhǔn)框架由多項標(biāo)準(zhǔn)組成，涵蓋了從部件到整個系統(tǒng)的全面指導(dǎo)。例如，ISO 6469和IEC 62133關(guān)注電池安全，[14]ISO 26262規(guī)范電氣和電子系統(tǒng)的功能安全，[15]而ISO 21434針對道路車輛的網(wǎng)絡(luò)安全進行規(guī)范。[16]這些標(biāo)準(zhǔn)確保了智能電動車核心零部件與整機的安全和性能。在此基礎(chǔ)上，具身智能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)框架可以借鑒智能電動車的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建自身的零部件和整機標(biāo)準(zhǔn)體系。
與智能電動車不同的是，具身智能系統(tǒng)的可用性更為關(guān)鍵，因此需要發(fā)展相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以滿足用戶交互的需求。ISO 9241系列標(biāo)準(zhǔn)提供了交互式系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)，但具身智能系統(tǒng)的可用性標(biāo)準(zhǔn)尚需進一步發(fā)展。[17]此外，由于具身智能系統(tǒng)可以應(yīng)用于多種場景，如人形機器人在智能制造和家庭服務(wù)中的不同應(yīng)用，因此需要定義并評估其在各應(yīng)用場景中的性能。例如，ISO 18497規(guī)定了農(nóng)業(yè)自動化機械的安全和性能要求，這種方法可以用來評估農(nóng)業(yè)機器人在實際應(yīng)用中的能力和局限性。[18]
總體而言，具身智能系統(tǒng)在各個方面尚缺乏全面的標(biāo)準(zhǔn)體系予以規(guī)范。盡管在零部件和整機方向可以借鑒智能電動車的標(biāo)準(zhǔn)體系，但其在應(yīng)用場景標(biāo)準(zhǔn)體系和群體智能標(biāo)準(zhǔn)體系方面仍基本處于空白。筆者建議我國優(yōu)先發(fā)展具身智能應(yīng)用場景標(biāo)準(zhǔn)體系和群體智能標(biāo)準(zhǔn)體系，從而通過產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和應(yīng)用場景迅速占領(lǐng)具身智能國際標(biāo)準(zhǔn)的高地。
具身智能應(yīng)用場景標(biāo)準(zhǔn)體系。具身智能零部件與整機的標(biāo)準(zhǔn)可以由具身智能廠商領(lǐng)銜定義，而應(yīng)用場景的標(biāo)準(zhǔn)則需要由具身智能的應(yīng)用方來定義，這也是二者在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中的核心差異。
當(dāng)前，具身智能機器人可應(yīng)用于工業(yè)、服務(wù)、航天、海洋和電力等多個領(lǐng)域。例如，在汽車制造場景中，工業(yè)流水線機器人通過先進的視覺識別技術(shù)實現(xiàn)輪胎輪轂的高精度位姿識別，確保裝配過程的生產(chǎn)效率。在航天領(lǐng)域，精密裝配機器人通過力覺與觸覺感知技術(shù)，完成復(fù)雜操作，提升航天設(shè)備的可靠性和精度。在海洋領(lǐng)域，海纜清理維護自主導(dǎo)航作業(yè)機器人通過聲吶系統(tǒng)和慣性測量單元精確執(zhí)行任務(wù)，有效解決海纜定位、檢測和維護的難題。在電力領(lǐng)域的高壓輸變電線路除冰場景中，除冰機器人通過智能作業(yè)系統(tǒng)和高效的除冰技術(shù)，確保電力傳輸?shù)陌踩€(wěn)定。
在目前的發(fā)展階段，每個行業(yè)的潛在具身智能機器人使用方都應(yīng)該積極定義各自使用場景的機器人使用標(biāo)準(zhǔn)。例如，針對目前電力行業(yè)掛接地線人工操作風(fēng)險高、效率低的現(xiàn)狀，變電站500kV輸電線路檢修作業(yè)可以使用具身智能人形機器人，從而降低人員操作風(fēng)險，提升掛接地線自動化作業(yè)水平，實現(xiàn)檢修作業(yè)的數(shù)字化與智能化。場景的標(biāo)準(zhǔn)化要求人形機器人符合變電站安全作業(yè)章程和高空作業(yè)底盤配重要求；通過雷視融合導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)檢修作業(yè)線路的精準(zhǔn)定位和導(dǎo)航；通過基于電磁感應(yīng)的非接觸驗電技術(shù)，實現(xiàn)掛接地線機器人安全作業(yè)范圍的智能感知；通過基于模仿學(xué)習(xí)的雙機械臂協(xié)作系統(tǒng)，最終實現(xiàn)掛接地線自動化作業(yè)。
具身智能群體智能標(biāo)準(zhǔn)體系。在具身機器人應(yīng)用場景標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，筆者建議建立群體智能標(biāo)準(zhǔn)體系，通過多機器人多場景協(xié)同完成如城市管理、公共安全、交通管理等復(fù)雜的多場景組合任務(wù)。以城市管理為例，群體智能機器人可以在公共設(shè)施維護、垃圾處理等多個場景中發(fā)揮重要作用。
公共設(shè)施巡檢機器人和維護機器人負責(zé)定期巡檢城市公共設(shè)施，如路燈、電線桿、下水道、公共座椅等。巡檢機器人配備攝像頭和多種傳感器，能夠檢測設(shè)施的外觀和功能狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)問題后及時將數(shù)據(jù)上傳到管理中心。維護機器人在接到指令后，執(zhí)行具體的維修任務(wù)。這些機器人的作業(yè)水平需要滿足《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 45-2006）等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
垃圾處理機器人包括智能垃圾車和垃圾分類機器人。智能垃圾車負責(zé)收集和運輸城市垃圾，配備GPS和路徑規(guī)劃系統(tǒng)，能夠高效地完成垃圾收集任務(wù)。垃圾分類機器人則負責(zé)在垃圾處理中心對垃圾進行自動分類，利用視覺識別和機械臂技術(shù)，將不同類型的垃圾分揀到相應(yīng)的處理區(qū)域。這些機器人的作業(yè)水平需要滿足《城市生活垃圾收集運輸技術(shù)規(guī)范》（CJJ 205-2013）等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
道路清潔機器人包括清掃機器人和灑水機器人。清掃機器人配備清潔刷、吸塵裝置和垃圾收集箱，負責(zé)城市道路、廣場、公園等區(qū)域的地面清潔。灑水機器人配備水箱和噴灑系統(tǒng)，負責(zé)清洗地面和降低空氣中的揚塵。這些機器人的作業(yè)水平需滿足《城市道路清掃保潔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T126-2022）等具體標(biāo)準(zhǔn)。灑水標(biāo)準(zhǔn)需根據(jù)季節(jié)和天氣情況靈活調(diào)整，以確保地面清潔和空氣質(zhì)量。
在執(zhí)行不同城市管理任務(wù)的基礎(chǔ)上，可通過標(biāo)準(zhǔn)化管理實現(xiàn)機器人跨場景協(xié)同水平的提升。第一，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化可以確保不同類型的機器人在不同場景中共享和理解相同的數(shù)據(jù)。例如，清潔機器人收集的數(shù)據(jù)可以通過統(tǒng)一的接口和協(xié)議上傳到云平臺，與公共設(shè)施巡檢機器人共享，從而在檢測到環(huán)境異常時自動調(diào)度巡檢機器人進行進一步檢查。第二，任務(wù)分配和調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)化通過標(biāo)準(zhǔn)化的任務(wù)分配和調(diào)度算法，確保機器人能夠根據(jù)實時情況動態(tài)調(diào)整工作任務(wù)。比如，在道路清潔場景中，清掃機器人和灑水機器人可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)度系統(tǒng)，合理安排清掃和灑水的順序與區(qū)域，避免重復(fù)工作，提高工作效率。
量化協(xié)同水平可以通過以下指標(biāo)進行評估：首先，通過比較單個機器人和多個機器人協(xié)同工作完成同一任務(wù)所需的時間，量化協(xié)同工作的效率提升。例如，將測量清掃機器人和灑水機器人協(xié)同完成整個道路清潔任務(wù)所需的時間與單個機器人獨立工作的時間進行對比并制定優(yōu)化方案。其次，通過評估機器人在協(xié)同工作時的資源利用情況，量化協(xié)同工作的資源優(yōu)化程度。最后，通過協(xié)同穩(wěn)定性評估機器人在不同場景下協(xié)同工作的穩(wěn)定性，包括通信穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院腿蝿?wù)執(zhí)行的一致性。
通過這些多場景組合，群體智能機器人可以全面提升城市管理的效率和質(zhì)量，為市民提供更加舒適、安全和便利的生活環(huán)境。群體智能標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，不僅有助于規(guī)范機器人的操作，確保其性能穩(wěn)定、可靠，而且有利于推動智能城市的建設(shè)和發(fā)展。
具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展建議與展望
鑒于具身智能同時兼具人工智能與機器人技術(shù)的顯著特點，其標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建可參考以上兩大領(lǐng)域。同時，建議結(jié)合具身智能的特性和實際需求，從具體行業(yè)應(yīng)用、地方等層面制定更為適用的體系。2016年5月，為加快推進智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，加強部門間統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會等有關(guān)部門組織全國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、相關(guān)研究機構(gòu)、企業(yè)、專家成立國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)推進組、總體組和專家咨詢組。2017年5月，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會等四部門組織制定了《國家機器人標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。2021年底，全國機器人標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC591）成立，對于進一步完善機器人標(biāo)準(zhǔn)體系，加強機器人研發(fā)領(lǐng)域的國際合作發(fā)揮了重要作用。2024年6月，工業(yè)和信息化部等四部門印發(fā)的《國家人工智能產(chǎn)業(yè)綜合標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)指南（2024版）》出臺相關(guān)指導(dǎo)意見，[19]指出具身智能作為關(guān)鍵技術(shù)的組成部分，需“規(guī)范多模態(tài)主動與交互、自主行為學(xué)習(xí)、仿真模擬、知識推理、具身導(dǎo)航、群體具身智能等標(biāo)準(zhǔn)”。
有鑒于此，構(gòu)建場景驅(qū)動的具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)以整體框架與標(biāo)準(zhǔn)制定為基礎(chǔ)，細化零部件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，注重標(biāo)準(zhǔn)的融合性，并通過建立通用的評測體系、具體的性能測試及安全評估方法等手段全面評價具身智能系統(tǒng)的性能和安全性，通過系統(tǒng)專業(yè)認證推動行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行和推廣，從而為具身智能技術(shù)的健康發(fā)展提供有力支撐，并推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新和進步。
如圖4所示，基于對具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展提出的具體建議與展望，應(yīng)加快構(gòu)建集成機器人計量校準(zhǔn)、功能性能測試、產(chǎn)品認證的一站式平臺，進一步提升我國具身智能機器人產(chǎn)品性能與質(zhì)量，加快推動我國具身智能機器人產(chǎn)品進入全球市場，從而在技術(shù)性與經(jīng)濟性兩個方面提升我國具身智能的產(chǎn)業(yè)競爭力。
計量服務(wù)是標(biāo)準(zhǔn)體系的精確支撐。計量服務(wù)包括對傳感器、執(zhí)行器和控制系統(tǒng)的精度校準(zhǔn)，以確保所有測量設(shè)備和儀器符合國際計量標(biāo)準(zhǔn)。通過提供校準(zhǔn)證書，其能夠為具身智能機器人的產(chǎn)品質(zhì)量和測試結(jié)果提供可靠依據(jù)。
測試服務(wù)是驗證標(biāo)準(zhǔn)實施效果的手段。測試服務(wù)將提供全面的具身智能機器人功能以及性能測試，包括核心零部件和整機的功能驗證和可靠性測試，確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)。測試服務(wù)涵蓋環(huán)境適應(yīng)性測試、壽命測試、抗干擾測試、負載測試等，確保具身智能機器人在各種工況下的穩(wěn)定性和可靠性。
認證服務(wù)是標(biāo)準(zhǔn)體系實施的保障。認證服務(wù)將協(xié)助具身智能企業(yè)進行產(chǎn)品認證，提供從申請到審核的全程指導(dǎo)，加快推進具身智能產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入，推動具身智能企業(yè)在全球市場上獲得認可。
標(biāo)準(zhǔn)體系與計量、測試和認證一站式服務(wù)相輔相成，兩者的發(fā)展是一個迭代進化的過程。一方面，標(biāo)準(zhǔn)體系提供了明確的技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量要求，沒有標(biāo)準(zhǔn)體系，測試和認證就失去了依據(jù)，計量服務(wù)也難以保證其準(zhǔn)確性和一致性。另一方面，在計量服務(wù)過程中，如果收到某些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量方法、參數(shù)不夠精確或計量難以重復(fù)的反饋，將有助于標(biāo)準(zhǔn)體系技術(shù)參數(shù)的修訂。測試服務(wù)通過實際測試，提供了大量關(guān)于產(chǎn)品性能、可靠性和安全性的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有助于提升標(biāo)準(zhǔn)體系的覆蓋率。認證服務(wù)在執(zhí)行過程中，可能會遇到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不明確、執(zhí)行難度大或與實際情況不符等問題。這些問題的發(fā)現(xiàn)和反饋，對于標(biāo)準(zhǔn)體系的迭代和改進具有重要作用。
綜上所述，通過嚴格的計量、測試和認證的一站式服務(wù)來實施具身智能標(biāo)準(zhǔn)體系，有利于提升產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的技術(shù)競爭力。特別是認證服務(wù)的全程指導(dǎo)和支持，能夠顯著縮短具身智能產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入時間，提高市場響應(yīng)速度。
（本文系廣東省深圳市龍崗區(qū)深圳創(chuàng)新“十大行動計劃”配套項目的階段性成果，項目編號：LGKCSDPT2024002）
注釋
[1]S. S. Liu; S. Wu, "A Brief History of Embodied Artificial Intelligence, and Its Future Outlook," 29 April 2024, https://cacm.acm.org/blogcacm/a-brief-history-of-embodied-artificial-intelligence-and-its-future-outlook/.
[2]R. A. Brooks, "Intelligence Without Representation," Artificial intelligence, 1991, 47(1-3).
[3]R. Pfeifer; C. Scheier, Understanding Intelligence, 2001, Cambridge: MIT Press.
[4]L. B. Smith, "Cognition as a Dynamic System: Principles from Embodiment," Developmental Review, 2005, 25(3-4).
[5]S. S. Liu, "Shaping the Outlook for the Autonomy Economy," Communications of the ACM, 2024, 67(6).
[6]"China's Edge in the AI Robotics Race Lies in the Greater Bay Area," South China Morning Post, https://www.scmp.com/comment/china-opinion/article/3255998/chinas-edge-AI-robotics-race-lies-greater-bay-area.
[7][9][10]高工咨詢、高工移動機器人：《中國人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書（2024）》，2024年。
[8]趙玥煒、毛冠錦：《關(guān)節(jié)執(zhí)行器：受益人形機器人發(fā)展，國產(chǎn)化有望加速》，《 海通證券研報》，2024年5月17日。
[11]D. Amodei et al., "Concrete Problems in AI Safety," 2016, arXiv preprint arXiv:1606.06565.
[12]Z. S. Wan et al., "The Vulnerability-Adaptive Protection Paradigm," Communications of the ACM, 2024, 67(9)
[13]Y. Y. Huang et al., "Corki: Enabling Real-time Embodied AI Robots via Algorithm-Architecture Co-Design," 2024, arXiv preprint arXiv:2407.04292.
[14]ISO 6469-1: 2019: Electrically Propelled Road Vehicles — Safety Specifications — Part 1: Rechargeable Energy Storage System (RESS); IEC 62133: Safety Testing for Lithium Ion Batteries.
[15]ISO 26262: Functional Safety Standard for Modern Road Vehicles.
[16]ISO/SAE 21434: 2021: Road Vehicles — Cybersecurity Engineering.
[17]ISO 9241-20:2021: Ergonomics of Human-System Interaction.
[18]ISO 18497: 2018: Agricultural Machinery and Tractors — Safety of Highly Automated Agricultural Machines — Principles for Design.
[19]工業(yè)和信息化部：《四部門關(guān)于印發(fā)國家人工智能產(chǎn)業(yè)綜合標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)指南（2024版）的通知》，2024年7月2日，https://wap.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/tz/art/2024/art_e8ebf5600ec24d3db644150873712c5f.html。
責(zé) 編∕張 貝 美 編∕周群英
Overview of Embodied Artificial Intelligence Standards Systems
Liu Shaoshan Ding Ning
Abstract: The widespread adoption and continuous advancement of embodied artificial intelligence are poised to drive technological innovation and boost productivity across various industries, delivering significant economic benefits to society. However, the performance and quality of embodied artificial intelligence components and systems in diverse application scenarios remain critical bottlenecks hindering their development. To address this, a scenario-driven standardization system is essential. It is necessary to build a comprehensive framework that integrates robot metrology and calibration, performance and functionality testing, and product certification. Such a one-stop platform would significantly enhance the performance and quality of embodied artificial intelligence robots in China, accelerating their entry into the global market. By doing so, it would strengthen China's industrial competitiveness in embodied artificial intelligence, both technically and economically, fostering leadership in this rapidly evolving field.
Keywords: embodied artificial intelligence, standardization, quality assurance, supply chain, scenario-driven methodology
