對很多80、90后來說,學生時代大多聽過“日本機器人全球領(lǐng)先”的故事。比如,日本服務機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)達,可以服務照顧老年人;再比如,工業(yè)機器人應用廣泛,中國工廠用的都是日本和德國的機器人等。
而日本的最強軟實力——動畫,也加深了外界對日本機器人的固有印象?!稒C動戰(zhàn)士高達》《新世紀福音戰(zhàn)士》《攻殼機動隊》等一大批機器人動畫風靡全球,讓觀眾下意識地把“日本”與“機器人”緊密結(jié)合。
雖然動畫里的機器人大多是虛構(gòu)的,但機器人曾經(jīng)確實是日本的招牌產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)國際機器人聯(lián)盟數(shù)據(jù),1980年日本生產(chǎn)的機器人出口量占全球的3%,1984年快速提升至20%,到2002年已占到48%,將近一半。2005年,全世界產(chǎn)業(yè)機器人數(shù)量約為77萬臺,而日本就占35萬臺,約為全球的45%。
在那個中國剛剛加入WTO(世界貿(mào)易組織)的年代,日本機器人帶給國人的震撼,不亞于今天的光刻機和3nm芯片,都是渴望追尋的高端產(chǎn)業(yè)。
但與輝煌的過去相反,最近幾年,“日本機器人”幾乎消失在主流輿論中。事實上,在享受了近四十年的機器人紅利后,日本機器人正被中美兩國“彎道超車”。
前不久,“睜開眼看世界”的日本媒體“日經(jīng)中文網(wǎng)”以《日本的弱小機器人和中美的強大機器人》為題,直截了當?shù)乇磉_了日本機器人已經(jīng)落后于中美的現(xiàn)實。
從領(lǐng)先全球數(shù)十年,到短短幾年就被中美反超,日本機器人走過了一條充滿隱喻的道路。
日本機器人是如何崛起的?
國際機器人聯(lián)合會將機器人分為工業(yè)機器人和服務機器人兩大類,前者主要應用于生產(chǎn)線,后者則涵蓋了專業(yè)服務、醫(yī)療助理以及家用設備等多個領(lǐng)域。
無論是工業(yè)機器人還是服務機器人,日本機器人的崛起都有著近乎同源的國家因素。
1961年,美國Unimation公司推出了機器人Unimate,它被公認為世界上第一臺工業(yè)機器人,其在通用汽車公司新澤西州的一條組裝線上安裝運行。
Unimate的功能很簡單:把高溫鑄件從壓鑄機上取下,再焊接到汽車車身上。第一代Unimate的售價高達3.5萬美元,但只能完成一些簡單工序的大件焊接。
世界上第一臺工業(yè)機器人Unimate
然而,當時美國制造業(yè)工人的時薪只有2美元。在Unimate誕生的1960-70年代,二戰(zhàn)后美國“嬰兒潮”一代開始走向成年,制造業(yè)就業(yè)人數(shù)達到歷史高峰。因此,美國工廠對工業(yè)機器人的采購意愿并不強烈。
與此同時,日本的情況卻大不相同。1960-80年代,日本經(jīng)濟開始騰飛,整個60年代,日本年均實際經(jīng)濟增長率達到10.2%。1967、1968年,日本接連超過英國,法國、聯(lián)邦德國,成為了僅次于美國的世界第二大經(jīng)濟體。
日本汽車、消費電子、半導體等產(chǎn)業(yè)也從60年代快速崛起,以豐田、本田、索尼為代表的日本跨國公司,開始把汽車、電視、摩托車、收音機等銷往全球。但也是從這時起,此后被全世界念叨了幾十年,乃至寫進各國經(jīng)濟、地理教科書的頑疾——老齡化,開始在日本身上顯現(xiàn)。
1970年,日本正式進入老齡化社會(65歲及以上人口占總?cè)丝诘谋壤^7%),1994年進入深度老齡社會(65歲以上人口占總?cè)丝诘谋壤^14%),2005年日本又邁入超老齡社會(65歲以上人口占總?cè)丝诘谋壤^20%)。
一邊是制造業(yè)快速發(fā)展,工廠需要提高生產(chǎn)效率;另一邊老齡人口卻在不斷增長,勞動力日益減少。于是,天生帶著服務人類、提高生產(chǎn)力的機器人,成了日本挽救國運的新寄托:工業(yè)機器人替代日益減少的勞動力,以及提高生產(chǎn)力;服務機器人面向日益增長的老年人口,解決勞動力短缺的同時,還能挖掘“老年經(jīng)濟”。
1967 年,日本政府制定了《機電法》,將數(shù)控機床、工業(yè)機器人等機電一體化產(chǎn)品作為重點扶持對象,給予資金支持和稅收優(yōu)惠,日本機器人產(chǎn)業(yè)正式起步。
1967年川崎重工從Unimation公司引進了機器人及技術(shù),第二年便試制出第一臺日本產(chǎn)Unimate機器人。從此,日本生產(chǎn)的電焊、物流、組裝等工業(yè)機器人,隨著“日本制造”,一起走向世界。川崎重工、安川、本田、豐田、精工愛普生等一大批日本企業(yè)就此開始掌握全球工業(yè)機器人主導權(quán)。到1980年,工業(yè)機器人便在日本普及開來,這一年也被稱為日本“機器人元年”。
1980年,嘗到甜頭的日本政府發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)機器人長期發(fā)展規(guī)劃》,提出要在1990年使日本成為世界機器人技術(shù)領(lǐng)先國家的目標。
90年代后,中國接替日本,成為東亞乃至全球經(jīng)濟增長的主要動力,工廠對高質(zhì)量生產(chǎn)的需求,使得日本工業(yè)機器人快速流向中國市場。
根據(jù)中科院沈陽自動化所提供的數(shù)據(jù),1992-1995三年間,我國共進口工業(yè)機器人共566臺;而到了1996年,我國一年僅從日本進口的工業(yè)機器人就達到930臺,耗資7.6億元,每臺均價約800萬元——能在北京買20套100平的房子。
和機器人一起銷往全球的,還有同一時期的日本動畫。從70年代開始,《機動戰(zhàn)士高達》《新世紀福音戰(zhàn)士》《攻殼機動隊》等一大批日本機器人動畫風靡全球,盡管動畫主角并非現(xiàn)實中的機器人,但它們的流行卻在潛移默化中,讓觀眾把“日本”與“機器人”緊密相連。
相比之下,服務機器人的發(fā)展歷程更加坎坷,其使用場景相較工業(yè)機器人更復雜,對感知和決策的要求也更高,因此長期以來商業(yè)化都弱于工業(yè)機器人,但日本在服務機器人領(lǐng)域同樣布局已久。
1986年,本田推出ASIMO(阿西莫)機器人,它是全球最早實現(xiàn)較為穩(wěn)定和自然雙足行走能力的機器人之一,采用了當時先進的步態(tài)控制技術(shù),能夠?qū)崟r預測動作、提前改變重心,從而實現(xiàn)平穩(wěn)地行走、奔跑、上下樓梯等動作。此后誕生的人形機器,多多少少都能看到ASIMO的影子,或?qū)⑵渥鳛榧夹g(shù)參考。
但也是在ASIMO身上,日本機器人產(chǎn)業(yè)展示了他們是如何走向衰弱的。
日本機器人倒在AI前夜
起初,本田開發(fā)ASIMO的考量是,在日本老齡化日益嚴重的現(xiàn)實下,希望ASIMO能實現(xiàn)量產(chǎn),進入千家萬戶照顧老年人,或是成為一個酒店、餐廳的機器人服務員??紤]到其龐大的潛在市場,本田為這款機器人付出了極大耐心。
2006年、2011年,第二代、第三代ASIMO先后亮相,其技術(shù)實力也在二十多年里穩(wěn)步提升。到第三代ASIMO時,其安裝了多種傳感器,能夠獲取外界信息進行綜合判斷,自主選擇行動,無須人的操縱或干預,還能同時辨別多人的講話。
第三代ASIMO手部功能通過將馬達驅(qū)動的手指改為電動泵油壓驅(qū)動實現(xiàn),可靈活地完成手部作業(yè),如擰開水壺蓋、拿起紙杯倒水等,還能打手語等。
盡管當時機器學習、神經(jīng)網(wǎng)絡算法還主要停留在學術(shù)論文中,但第三代ASIMO已經(jīng)具備許多與當下人工智能相似的功能,例如語音識別、視覺避障等,這些無不顯示出日本機器人的技術(shù)實力。
ASIMO最初設計主要是服務家庭和政務場景,但它最終沒能走進家庭,也沒能服務政府,它出現(xiàn)最多的場所是講臺和演播廳。2014年,美國總統(tǒng)奧巴馬訪問日本,和ASIMO踢了一場足球賽;2014年,ASIMO登上美國熱門電視節(jié)目《與凱利和邁克爾一起生活》,和主持人一起逗笑電視前的觀眾;2008、2009年,它還曾兩次來到中國,讓北京小學生也大開眼界。
但,ASIMO的命運也僅此而已了。
2011年,完成最后一次系統(tǒng)更新?lián)Q代后,ASIMO研究項目再也沒有公布任何重大更新進展。最終,在2018年6月28日,本田宣布停止ASIMO的研發(fā)。這款在人形機器人史上有著重要地位的先驅(qū),享年32歲。
事實上,ASIMO的死亡不只是日本或本田公司的問題。遠在大洋彼岸的美國知名機器人公司波士頓動力,從1992年成立至今,三十多年間從未實現(xiàn)盈利,并先后被賣 身給谷歌、軟銀和現(xiàn)代汽車。歸根結(jié)底,人形機器人始終未能實現(xiàn)商業(yè)化是阻礙其長遠發(fā)展的根本原因。
而在ASIMO入土四年后,人形機器人悄然走向了另一條岔路。2022年9月,馬斯克在特斯拉人工智能日上,發(fā)布了Optimus(擎天柱)機器人。馬斯克毫不掩飾對人形機器人的偏愛,并將其視作特斯拉未來的最大增長點——“我認為Optimus的長期價值將超過特斯拉其他所有產(chǎn)品的總和”。
隨后兩年,AI大模型席卷全球,人形機器人也在AI加持下,開始展現(xiàn)出遠超以往的能力。在2024年12月10日馬斯克最新公布的視頻中,蒙上“眼睛”的Optimus也能正常行進。這意味著Optimus已經(jīng)實現(xiàn)不依靠視覺傳感器,而僅通過其自適應協(xié)調(diào)能力就能完成行走。
正如特斯拉引領(lǐng)了全球電動汽車浪潮,Optimus的出現(xiàn),也讓人形機器人迎來了春天。前不久,《時代周刊》匯集并篩選了200項“2024年最佳發(fā)明”。其中,人形機器人登上封面,并被稱為2024年最偉大發(fā)明之一。
只是這一次,大國競爭的牌桌上,已然沒有了日本,只剩中美。
美國在人形機器人領(lǐng)域擁有眾多領(lǐng)先的科技巨頭和初創(chuàng)公司,如特斯拉、波士頓動力、英偉達、Figure AI 等,這些企業(yè)在AI技術(shù)、機器人架構(gòu)設計等方面處于世界前沿。
而作為全球工業(yè)品類最齊全,制造能力最強的國家,中國則在AI加持下,成為了唯一一個能在人形機器人領(lǐng)域與美國相抗衡的國家。
這一輪人形機器人浪潮的最大特點是加入了強人工智能,而如今全球范圍內(nèi),能與美國人工智能相抗衡的,除了中國,再無其他。這也是日本之所以缺席的根本所在——日本嚴重缺乏軟件人才,尤其是在人工智能領(lǐng)域缺少建樹。
據(jù)麥克羅波洛智庫統(tǒng)計,2022 年中美培養(yǎng)的全球頂級AI研究人員比例分別為47%和18%,而日本甚至不在統(tǒng)計范圍內(nèi)。根據(jù)日本文部科學省的調(diào)查顯示,2020年,日本每年人工智能相關(guān)專業(yè)博士畢業(yè)生460人,遠遠落后于美國和中國。
而在人形機器人的硬件部分,如傳感器、電機、減速器、壓鑄件等方面,中國供應鏈具有明顯的成本優(yōu)勢,可以為全球人形機器人產(chǎn)業(yè)提供產(chǎn)品和解決方案,是推動人形機器人走向量產(chǎn)落地的核心支撐之一。
最近幾年,中國誕生了許多知名機器人初創(chuàng)公司。例如,由“華為天才少年”彭志輝創(chuàng)立的智元機器人,成立僅一年多吸引了高瓴資本、經(jīng)緯創(chuàng)投、比亞迪等國內(nèi)外知名機構(gòu)的投資,并且快速推出了成套產(chǎn)品。今年8月,國內(nèi)知名機器人公司宇樹科技,發(fā)布了售價僅9.9萬元的宇樹G1人形機器人,是全球最便宜的量產(chǎn)人形機器人之一,備受英偉達、斯坦福等美國知名公司和研究院校的青睞。
而日本,正如他們錯過了AIGC(生成式人工智能),現(xiàn)在也正在錯過“AI+人形機器人”。
在最早發(fā)力,并長期保持盈利的工業(yè)機器人市場,日本雖還未完全落后,但同樣迎來了最大對手——中國。
中國機器人逆襲日本
進入21世紀,中國經(jīng)濟,尤其是工業(yè)快速發(fā)展,對工業(yè)機器人需求大增。與此同時,官方也渴望轉(zhuǎn)型高端制造,逐漸意識到機器人對產(chǎn)業(yè)升級的重要性。
2006年,我國發(fā)布《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020 年)》,首次將機器人列入長期發(fā)展規(guī)劃,明確了機器人技術(shù)在國家科技發(fā)展中的重要地位;
2015年,《中國制造2025》將機械臂等機器人技術(shù)作為重要的細分攻堅領(lǐng)域,提出了智能制造的理念和目標,強調(diào)了機器人在制造業(yè)升級中的關(guān)鍵作用;
2016年,工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、財政部等三部委聯(lián)合印發(fā)《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020 年)》,明確提出要突破機器人關(guān)鍵零部件技術(shù),發(fā)展壯大機器人本體及系統(tǒng)集成企業(yè),推進機器人在工業(yè)、服務等領(lǐng)域的應用示范等。
但直到最近幾年,國產(chǎn)工業(yè)機器人才開始真正崛起,而這與另外兩個產(chǎn)業(yè)的突破密切相關(guān)——汽車和半導體。
事實上,當年川崎重工仿制的日本第一臺工業(yè)機器人Unimate,最先就是應用在汽車制造領(lǐng)域。汽車生產(chǎn)過程復雜,包含沖壓、焊接、涂裝、裝配等多個環(huán)節(jié),需要大量重復且高精度的操作,工業(yè)機器人能夠穩(wěn)定、高效地完成這些任務,保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性,并且適合大規(guī)模標準化生產(chǎn)。
而半導體通常具有小型化、精密化的特點,如手機、電腦芯片等,對生產(chǎn)精度要求極高。只有工業(yè)機器人能夠精確地完成電子元件的裝配、焊接、檢測等工作,確保產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
也因此,日本機器人產(chǎn)業(yè)壯大與汽車、半導體行業(yè)的崛起有密切關(guān)系。1980年日本汽車產(chǎn)量達到了1100萬輛,超過了美國,首次成為全球汽車第一大國,豐田、本田、日產(chǎn)、三菱等日本車企在全球大殺四方。
1985年,日本半導體產(chǎn)能全球占比達到45%,成為全球半導體第一大生產(chǎn)國。到1990年,全球前10大半導體公司中,日本公司占據(jù)了6家,NEC、東芝與日立分列前三甲,彼時的英特爾也只能屈居第四。
但中國的異軍突起,讓日本逐漸失守汽車和半導體陣地。
2009年,中國汽車產(chǎn)量達1379萬輛,超過日本的793萬輛,首次成為全球第一大汽車生產(chǎn)國;2023年中國汽車出口491萬輛,首次超越日本,位居全球第一。
而新能源汽車和自動駕駛浪潮,更是讓汽車走出工廠,在產(chǎn)品層面與機器人緊密結(jié)合。2023年,馬斯克就曾公開表示,“特斯拉汽車就是放在輪子上的機器人”。
如今,誰引領(lǐng)了全球新能源汽車和自動駕駛?還是中美。
中國半導體雖沒能像新能源汽車那樣在全球獨領(lǐng)風騷,但也取得了不錯的成績。據(jù)SEMI(國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會)公布的數(shù)據(jù),自2016年以來,中國持續(xù)位居全球半導體銷售額第一。2023年,國內(nèi)半導體銷售額超過1500美元,占全球比例達29.48%,遠超日本。雖然不少都來自進口,但龐大的市場需求依然讓國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)迎來大發(fā)展。
據(jù)SEMI公布的數(shù)據(jù),2024年上半年,中國大陸在芯片制造工具上的支出達到創(chuàng)紀錄的250億美元(占全球半導體設備市場約47%),超過中國臺灣地區(qū)、韓國和美國的支出總和。此外,預計中國大陸還將成為建設新芯片工廠(包括相關(guān)設備)的最大投資者,全年總支出將達到500億美元。
新能源汽車高歌猛進,半導體奮起直追,于是,中國工業(yè)機器人把40年前的日本成功復制了一遍。
據(jù)市場研究機構(gòu)MIR DATABANK公布的數(shù)據(jù),2024年前三季度,中國工業(yè)機器人廠商同比增速達21.1%,遠高于整體市場增速。同時,2024年前三季度內(nèi)資廠商市場份額提升至51.6%,較2023年同期增長4.5個百分點,從銷量口徑上首次實現(xiàn)對外資品牌的反超。
與此同時,中國企業(yè)仍窮追不舍。2024年前三季度,日本企業(yè)雖依然占據(jù)全球T10前列,但其市場份額正在快速下降。例如,2024年Q1-Q3,發(fā)那科和安川的市場份額相比上年同期都減少了1.2個百分點,而同期中國企業(yè)埃斯頓和匯川的市場份額卻分別增加了1%和2.4%。
據(jù)日本機器人協(xié)會(JARA)公布的數(shù)據(jù):2024年一季度,日本工業(yè)機器人新訂單同比下降24%,連續(xù)六個季度下滑,產(chǎn)量也連續(xù)四個季度下降,降幅達25%,創(chuàng)下近10年來最大季度降幅。
與此同時,另一邊中國機器人卻在加速走出國門。根據(jù)中國海關(guān)、智研咨詢的數(shù)據(jù),2019年中國工業(yè)機器人首次出口數(shù)量大于進口數(shù)量,出口數(shù)量為105604臺,進口數(shù)量為60723臺。另據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù),2023年中國工業(yè)機器人出口增速達86.4%。
國內(nèi)有句俗話:無論再大的數(shù)字,一旦人均都會小得可憐。但機器人例外。
根據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)發(fā)布的《2024年世界機器人報告》,中國在短短四年內(nèi)將機器人密度翻倍,從2019年的每萬名員工配有235臺機器人增長到2023年的470臺,位居世界第三。同期,德國和日本分別以每萬名員工配有429臺和419臺機器人排名第四和第五。
今天的中國,已經(jīng)是毫無疑問的機器人大國。
結(jié)語
機器人曾是日本的一張全球名片,它和相機、汽車等一起,讓“日本制造”成為世界高質(zhì)量工業(yè)品的代名詞。
而在日本制造最輝煌的年代,“中國制造”卻備受質(zhì)疑,長期被打上“低廉”的刻板標簽。
三十年河東,三十年河西。日本機器人逐漸被遺忘背后,是中國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的時代變化。這一次,中國新能源汽車、AI、半導體、機器人,將努力成為新的讓世人銘記的“中國智造”。
參考資料:
《日本機器人:技術(shù)一路領(lǐng)先 市場獨占一半》中國青年報2005
《從偃師人偶到擎天柱:人形機器人的前世今生》經(jīng)濟觀察報
《“洋”機器人在我國“水土不服”》南方日報
《日本半導體為何能一度超越美國?》腦極體
《2024年前三季度工業(yè)機器人銷量同比增長5%,國產(chǎn)品牌市場份額再創(chuàng)新高》MIR DATABANK
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