“文化生态+智能机器人”协同创新与可持续发展调研

刘斌　艾茁

摘 要：现代智能机器人标志着最高的机械自动化，服务机器人作为机器人的分类之一，通过不同模块服务家庭生活、医疗、特种工作和商业领域。本文从国内外发展、政策推动、造物思想、成果分析和发展方向等层面理清其发展路径，推理出服务机器人创新需要符合造物文化思想，遵循造物规律和经济社会因素等，进而提出：未来文化生态体系完备，在产品设计上合理、美观、大方且精益求精、充满人文关怀的智能服务机器人产品将更具有可持续发展的观点。

关键词：文化思想;文化生态体系;服务机器人;可持续发展

服务机器人作为机器人的一种类型，是最为实用和贴近生活的存在，将广泛的代替人从事各种生产作业。国际标准化组织（ISO）定义智能机器人是具有一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的可编程执行机构。国际机器人联盟（IFR）将机器人分为工业机器人和服务机器人。其中服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，其能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。服务机器人虽然定义尚未统一，但一般而言，服务机器人多指通过半自主或完全自主运作，不包含工业性操作，而是用于个人、家庭或专业服务领域的各种智能化机器人。落地较早的扫地机器人、送餐机器人均属此类，后来情感机器人、陪护机器人、教育机器人、康复机器人、超市机器人等不断拓展其服务领域和服务对象。

一、智能机器人行业国内外发展

（一）全球机器人行业发展概况

机器人作为一种可编程的机器，为了满足感知、思考和移动等功能，需要多個电路板控制相应的功能。它们组成多个不同的模块，如蓝牙模块、驱动模块、模拟脑部模块、脊柱支撑处理模块、转动控制模块、传感器阵列模块、电动机控制模块等。这些模块要满足交互、思考、感知、移动等功能。

发达国家如美国、日本、韩国和欧盟都制定了服务机器人发展规划。谷歌、亚马逊、微软等已经布局服务机器人，强化互联网技术对服务机器人的渗透，有望实现跨虚拟世界和现实世界的“统治”。

2006年名叫“柳树车库”机器人研究实验室开展机器人研究，2014年关闭。其研制的服务机器人主要针对家庭生活，通过多关节的两个手臂进行活动，如开关门、自主充电、简单的体育活动等，属于较早的家庭服务机器人的探索。世界上被称为机器人“四大家族”分别指：FANUC、库卡、ABB、安川。它们占据中国机器人产业70%以上的市场份额。四大家族在各个技术领域内各有所长，FANUC长于数控系统，库卡长于系统集成应用与本体制造，ABB的核心领域在控制系统，安川长于伺服电机与运动控制器领域。

自新冠疫情之后，企业自动化的投资开始加速，41%的企业高管表示要加大自动化的投入，预计2021年机器人市场规模可达到230亿美元。70%的高管预计到2025年，高端机器人将成为推动生产力提高的非常重要的因素。

（二）中国智能机器人行业发展概况

在我国科技发展和智能化普及的影响下，机器人市场迎来高峰。2016年规模仅368.2亿元，2017年迅速增长至483.7亿元，同比增速接近40%。我国机器人当中，工业机器人的普及度最高，2019年占比66%;服务机器人占比25%。但随着市场发展趋于饱和和完成产业升级，工业机器人需求量趋于稳健。

相比之下，2016-2018年我国服务机器人市场规模增速均维持在30%以上，主要是服务机器人的特性决定其市场覆盖广泛，受众人群较多。一方面属于服务工商业的发展，起到维护配套作用并服务生产环节;一方面属于服务业消费领域。虽然未来其发展的体量会比机器人更加广泛和占比更多，但也会受到工业机器人的发展制约，服务机器人需要工业机器人进行生产制造，强大的工业机器人是服务机器人的有力支撑。服务机器人将布满人类生活、娱乐、消费、家庭等方方面面的领域，中国服务业处于快速发展的上升期，无论是服务行业还是家庭，尤其智能城市、智能家居等概念的不断深化，对服务机器人的需求也逐步增大，因此服务机器人占比逐年增加。

现在处于科技产业升级的阶段，即第四次信息工业革命的时期，大量信息化智能化机器人的研发和市场推广还处于演进的阶段，系统化实施仍处在初步建立和调试阶段;商业市场的价格因素和规模化生产，以及大众的接受程度还有一定的差距，对功能的追求占据着主导地位;注重功能的快速推广，形式和文化的生态建设只是服务于功能生态系统的建立，地域文化的渗透只是延续科技革命之前的文化系统，全球化的文化和形态设计依然占据着主要市场。

（三）中国机器人行业发展历程

中国工业机器人发展起步于70年代初期，1972年开始研制工业机器人。1986年中国机器人以国家高科技研究发展计划奠定基础，紧跟世界机器人技术前沿。

2016年4月，中国科学技术大学研发的“佳佳”，是其第三代特有体验交互机器人，初步具备人机对话交互、面部微表情、口型及躯体动作匹配、动态环境自主定位导航等功能。但此机器人仅停留在实验室中，对外形的追求超过了功能，与现有市场需求不吻合。

服务机器人起步虽然较晚，但企业数量在“十三五”期间就超过了1500家。需求方面主要来自三大领域，一是教育、娱乐、智能家居;二是助老、助残方面;三是救灾抢险、航天、海底勘探等方面。家庭清洁机器人是最成熟的产业化应用，国内最大清洁机器人公司科沃斯占据国内50%以上的份额。餐饮服务机器人正逐步进入生活，如昆山穿山甲机器人、新松机器人等。京东物流公司制造了六关节机械臂，可以精准判断上万种品类的产品。云迹的无接触服务机器人入驻1万多家酒店，运行历程超过350万公里。

中国在机器人核心技术方面还存在缺失，许多技术问题没有解决，但整体研发进度不落后于世界强国。如太空站和月球车等最高智能专业服务机器人等，都有完整的自主知识产权和优势。电商和物流企业的崛起，带动了协作配送机器人的快速发展和形成量产，说明企业大力发展服务型机器人市场中易普及的产品，使企业能够顺利生存和资本积累。

（四）国内政策推动和相关规划

自2006年以来，国家持续出台一系列政策，明确支持服务机器人相关产业发展，注重推动相关研发技术及产业应用的发展。2006年2月国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006年—2020年）》，提出研究服务机器人相关共性基础技术。

2012年着重产业培育，将服务机器人作为未来战略性新兴产业。2015年统筹布局产品研发和产业化。2016年认监委发布《家用/商用服务机器人安全与EMC认证实施规则》，正式实施认证。同年年底，提出创新支持政策和应用模式，总结试点示范经验并有序推广。2017年工信部提出，到2020年实现智能服务机器人批量生产及应用。

2018年4月和6月，工信部公布《工业机器人行业规范条件》及CR认证标准的企业和名单。不过我国500多家本体和3000多家集成商中，仅有15家企业通过。说明机器人制造企业虽然快速发展，产品日益增多，表面看似如火如荼，但是产品通过率和达标率很低，技术和实力还需要完善和成熟。从企业类型来看以加工组装为主，缺乏自主知识产权。随着高端科学技术的封锁和限制，部件和核心算法上也与国外存在不小差距，机器人的发展需要进一步完善标准体系和自主研发。2019年进一步提出打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为研发“智能机器人”专项拨款。

从2006年开始为期六年的共性的基础研究，“十二五”期间处于重点培育服务机器人的研发，主要抓公共领域和核心领域方面，确保智能制造业的产业布局全面和稳固;“十三五”期间开始进行产业化、产品化发展，通过市场进行检验和促进技术发展，同时完善产品的质量认证、批量生产与应用，将研发成果进行市场转化，形成制造业高质量发展的重要领域，并能够在国际市场占有一席之地。

在地方政策方面，各地方发展基本结合地区经济结构和产业特色进行发展，将智能机器人快速与当地经济产业紧密结合，提升当地经济生产效率，将服务机器人进行产业化规模化发展。其中京津唐地区主要是医疗机器人，东北地区是军用装备制造为主，长三角地区是装备、能源等，粤港澳是产业机器人等。

二、造物“机器”文化生态思想发展

智能机器人的创造让人产生错觉是科技人员的事情，与艺术家没有关联，或者艺术家只是将技术的操作拱手让给智能工具来完成整体控制和超细微绘制，艺术家成为机器人的附庸，在其间进行细微修改和最后调整。而库兹威尔《奇点临近》指出，人工智能超越人类智能的这一临界点，生物智能与非生物智能将高度融合，使人类与机器、现实与虚拟的界限变得模糊。现阶段智能艺术处在“弱人工智能交互艺术”阶段，是由程序控制的，建立于事先人工設置的程序命令的基础上，并利用体感捕捉电脑传感技术，互联网虚拟技术，脑波控制和其他技术，给浏览者提供交互选择。智能机器人本体需要体感交互;动作识别、手势识别、人脸识别、情感识别、脸部识别;语音识别交互、大脑皮层交互、动态视频交互;虚拟现实与新全息交互等技术支撑。这些模块共同组成智能机器人的部件，组成现代机器人艺术创造的基础技术。

服务机器人属于高级智能机器之一，其创造的文化思想和演化路径，也将和传统造物有着相似之处。柳冠中提出任何事物的理解可以沿用两条轨迹进行：一是历史的轨迹，即“源”;二是抽象的轨迹，即“元”。抽象的轨迹是对事物本质的形而上思考的。

机器人的创造初衷是提高效率，通过创造机器人来谋求替代人们的部分工作，其制造发展过程有着清晰的历史轨迹。从最初的关节运动方式模拟，到形象模拟，再到感知系统模拟。从单个功能的模拟，到表皮模拟，再到系统型组织模拟。关节运动模拟，是机器人模拟人的动作和运动方式，通过多节活动模块进行运转，实现多角度的操作和完成任务，替代人进行全天和无风险的工作。表皮的模拟解决识别需求，将冰冷的机器进行友好型发展。系统型组织模拟是对机器和人的感知双向深度研究的结果，是去表皮化的本质型模拟，使之达到更高等级。

机器人设计是智能工业的系统集成品，其设计活动也遵循着设计的基本逻辑。“设”意味着“创造”，“计”意味着“安排”，设计是“人为了实现意图的创造性活动”。设计活动是“人类有目的的、针对未来的、创造性的精神活动”。

信息社会经济强调智力与脑力的高层次开发，突出系统效应的建构，从社会化功能设计深化成生存方式设计的境界，机器开始将科学发现力、技术实现力、艺术表现力等进行贯通互补，将知识与信息形成无线的资源和生产力。机器人的设计不仅仅是样貌形态的设计，无论是内部的电子系统，还是表皮系统，都受到机器人诞生时期的经济社会因素的影响。现代机器人的创造需要遵循“由物及事”“由事明理”分析事物的演变规律。对事物的可持续发展需要考量“事物”的对象、环境、条件、时间、目的等，对“物体”需要了解其原理、结构、材质、制造工艺和形态等。

三、全球智能机器人探索成果

通过罗列现代机器人创造时间表，可以呈现出机器人发展的历史轨迹，以及受到不同时期经济、社会和设计思想等因素影响，形成不同的发展方向。

实验型机器人是其他各类机器人的开端，具有开拓价值。早在20世纪40年代就有人形的可移动机器人被创造，为20年后工业领域的应用提供了坚实的技术基础。对应工业机械化集约化流水线生产方式，在二战后人力资源稀缺的情况下，工业对人工成本、生产效率等有着较高的要求，对先进机器的敏感度和需求较高，促使其进行机器人规模化使用和降低其制造成本，形成市场优势和促进产业升级。

在互联网科技革命开始后，家用机器人顺应着社会需求，工业生产产能饱和，工业科技转向第三服务产业发展，家庭各项功能进行科技改造，互联网产业改变了生活方式和核心理念，家务事需要逐渐被剥离，让人们专注于服务产业消费，因此扫地机器人等生活产品就此产生。

同时，互联网和科技的发展提供给社会更多的想象空间，功能之间的组合成为可能，因此类人型机器人和仿生机器人开始探索。在21世纪最初10年间，互联网技术使资源能够进行整合和快速传输，语音为主的社交机器人不断产生。网络技术让人们感受到社交的重要性，在虚拟世界中，社交丧失了原有的感知，使人们感受到社交恐慌，因此具有真实感肌肤的人形机器人产生，虽然功能仍无法与人类媲美，但主要满足特定人群的某些重要功能需求，真实的表皮成为关键。

人们对表面的关注是短暂和瞬息变换的，机器人创造的初衷是功能上的，因此在21世纪第二个十年期间，即互联网技术走向智能化发展时期，信息技术将事物之间紧密联系在一起，并可以组建系统和组织协调时，机器人的创造成果、应用领域、市场转化速度等超过以往任何时期，并且逐年增多。尤其2016年，社交、家用、医疗、工业和实验机器人都有代表性作品。这些機器人都反映出系统组织当中的关键性作用，更加符合具体功能在市场当中的使用，将某一个功能进行细分，或者针对某一个细分市场进行研发产品，以达到规模化生产和考虑大众接受程度，而不是类似于互联网普及的初级阶段，针对表皮来进行模拟人形。机器人更多的是旨在突出核心内容和交互技术的研发。至于人型机器人最多的是突出动作的协调性和稳定性，以满足产品需求和创造的基本要求，从而回归造物文化的本源。

四、“文化机器人”概念的提出

“文化机器人”是指依托传统文化符号，运用机器人人工智能科技设计研发的具有人的智能、情感、灵敏性等，能够与人交流、接受人类指挥、适应特定人文环境的服务机器人。一方面，“文化机器人”可以是独具文化特色的服务机器人个体;另一方面，可以依托传统文化研发机器人平台，研发出既有统一文化底蕴、又各具特色，能依据服务内容和应用场景等需求不断更新迭代的服务机器人群体。“文化机器人”是在调研和研发实践基础上，从可持续发展角度提出的服务机器人新概念，还需要进行深入的理论和证实研究。

（一）五大因素驱动服务机器人发展

服务机器人产业发展受到五大因素驱动：内在价值、技术创新、社会结构、经济环境、政策体系等。机器人的内在价值是其核心驱动，机器的创造是为了进一步解放生产力，提高工作效率，服务机器人通过自动化、智能化提高服务质量和产出，因此内在价值是服务机器人的基础。技术创新是产业创新的主要推动力，新的技术的创造和投入，能够使服务机器人能够胜任更多的领域，增加功能的多样性，满足人们日益增长的消费需求。经济环境是服务机器人发展的重要引擎，消费水平和制作成本促进着生活质量的提高，快速推广和拓展市场需求量的客观因素。高质量生活需求和科技革命使人们生活方式产生巨大变化，消费领域产生重大转移和变化。

另外，人口结构老龄化、劳动力供给关系转变，以及劳动力成本提高，也是服务机器人发展的催化剂。老龄化、劳动力供给减少和用工成本增长，推动了服务机器人的需求。第三产业占GDP的比重提升促进了服务机器人产业向高质量消费发展，对产业发展开始生态规划和应用体系建设，逐步紧随市场开展良性发展。

（二）机器人与人的相处关系转变

机器人与人的关系随着技术的发展，显得更加扑朔迷离，一方面服务着人类生活，人们无法拒绝，一方面占领了大多数工作和生活领域，让人们产生无助。费俊教授提出：“意识是否只能靠肉身来依托，还是可以用机器来承载”。艺术评论家张海涛表示机器人艺术早于媒体艺术出现，倾向于机器人主体表达更多的观念，对历史新的诠释或对未来的预见。当前机器人艺术还停留在让机器人画画和写字的初级阶段。

人工智能的视觉创造，使人类创造的图像或是机器创造的图像不再以人、艺术家为主体存在。其背后是大量的数据产生，使人与世界没有了关系。这种方式对于艺术来说，是从科学性描述自然到科学性描绘不可见的层面，将艺术和科技进一步的结合，善于运用各种工具描绘背后的内容，更好的建立人与自身、人与人、人与自然的交互关系。

（三）形态的地域性与全球性

在全球化经济和互联网的推动下，智能机器人无论从技术还是艺术层面，都呈现出形态全球化的趋势，但是地域文化的不同，也让机器人艺术表现出不同特色和不同追求。在商用服务机器人方面，形态趋于一致性，尽量适合全球价值观的呈现，使机器人形态得到最大的认知和接受程度。而娱乐服务机器人则注重地域文化的特色，追求文化的塑造和独特性，通过差异化促进文化消费和文化传播。

郑达指出机器人视觉是AI科学研究的分支，人工智能避不开计算机视觉，不能只让科学家研究图像和影响，还需要艺术学科进行介入。王成良表示，在人工智能新基建的背景下，仍停留在功能型，只具备复杂性控制开关和较复杂运算方式的集合，和与智能无关的控制论范畴，还没有拓展到人文层面、艺术层面。现阶段功能型发展为主的形势下，人工智能艺术与设计需要探索基于艺术智能的思维方法和范式，构建艺术智能的系统和模型。

在形态研发方面，2021年特斯拉机器人发布会上，其给人们呈现了崭新的机器人样式。虽然发布会中的机器人是由人扮演而成，但其展现出特斯拉不仅在功能上有发达的技术水平，同时在造型上也构建了未来机器人的形式引导。醒目的黑白搭配造型，突出机器人呈现的流线型身材，以科技感强调技术对人们的冲击，以及它改变世界的两面性。它改变之前突出小巧可爱或者模仿人脸的特征，不再追求对人们的亲切感，而是作为独立体存在于这个世界当中。

（四）服务机器人领域功能至上的弊端逐步显现

在早期的服务机器人的发展阶段，一些研究机构在外形上花费过多的成本和精力，不太注重商用产品思维。而真正的用户并不愿意接受，因此造成多数高颜值服务机器人都处在研发试验阶段，只有少数注重外形的机器人实现商用销售。在娱乐服务机器人中，虽然外壳是由各种具象形态展示和包装，但其内核是机器的交互模块的功能。功能的多种交互方式和高层次体感载体，可以提供更多的服务内容和体验，与外壳形式能够共同展示更多的内容，使外壳进一步贴近需求，感受方式也更多样化。

人机交互是机器人进行人机沟通的桥梁和基石，复合型模态交互是发展方向。早期表面人形化机器人只达到了人们视觉感受的被动型识别，没有产生深层次的人机交互。以功能优先，将视觉、听觉、触觉等交互感知进行深度研究，从机器人对人的感知出发。视觉感知进行图像、文本和表情的捕捉，语言交流通过语音识别、语言处理、语音合成等技术进行交互，体感交互通过传感器、触控点等感知实物等。以交互功能为先，深度发掘感知的核心内容。外部的形式则依附于功能，成为符合合理性、简洁性和时代审美的载体。

通过本文第一部分“智能机器人行业国内外发展”梳理我们可以清晰的看出：目前国内外围绕核心技术模块及终端应用两大部分展开研发仍然是服务机器人研发的主要模式，也基本没有超脱沙利文的“形式追随功能”原则，这些毫无疑问有利于服务机器人构筑扎实的产业基础。但随着经济社会的发展，新應用场景的不断涌现，一味地遵循以上模式和原则的弊端已经显现。社交机器人先驱Jibo等倒闭，引起学术界和工业研究团队将艺术和文化结合起来的思考。美国康奈尔大学机械与航天工程学院人机交互实验室负责人Guy Hoffman就表示，问题的症结在于孤立化。它是所有智能服务机器人初创公司所面临的重大问题之一。把智能机器人设计成一个生态系统产品的组成部分，或许是更加可行的商业模式。比如，Echo的成功，源自于它是庞大服务生态系统中的一环。他推测，如果学术和工业研究团队有眼光去投资跨学科设计，并将艺术和文化结合起来，那么社交机器人就不会是现在的样子。

（五）“文化机器人”的“与人共融”

“文化机器人”仍属于“人造物”，柳冠中提出“人为事物”的科学需要研究不同人群在不同环境、条件、时间等因素下的需求，及在这些因素影响下人的使用“物”的状态和过程的特征。这种规律是根据需求目标的限制因素以确立目标系统——实“事”，然后在选择造“物”的原理、材料、工艺、设备、形态、色彩等内因——求“是”的研究。

当今生活方式形态需要掌握全球化发展，我国处于经济转型期，需要注重本土化、多元化、个性化等方向的高质量发展;在可持续发展经济的趋势下购买群体发生关键性转变;服务性消费将市场的细分程度进一步加强，高端和低端消费越加清晰和分隔;在消费中非物质“商品”内在价格观和审美价值观日趋复杂和呈现突出作用，消费凸显地位象征和创造消费的制造工具越来越成为重点。

无论是社会意义、理论意义还是商业意义，对当代信息社会生活方式的系统方法研究、服务机器人产品开发的以人为本的理念、消费用户研究和产品战略系统建立等，都需要遵从“智造源于生活”的宗旨。“文化机器人”的新概念，将为服务机器人分类和命名提供新的理论依据，同时彰显机器人人工智能研发应用的中国特色、中国风格。

五、结语

服务机器人和其他机器一样，遵循造物规律和经济社会因素，以提高生产和生活效率为基础，利用高端工业生产技术、智能技术和信息技术，服务人们生活的各个领域，甚至替代人类生产。机器人本体的文化生态由所处的社会结构组成，通过与人共融，逐渐完善功能和系统组织，满足各类细分市场。

服务机器人产品应该具备完整的文化生态体系，在产品设计上做到合理、美观、大方且精益求精，同时充满人文关怀的智能技术生态，更具有可持续发展的保障。中华民族上下5000年璀璨的历史，创造了独特的优秀文化及精神内涵，中华文明是世界文明的重要组成部分，在人类文明发展史上的地位举足轻重。现代科学技术已越来越广泛地渗透到文化领域，作为民族传统文化资源大国，我国优秀传统文化向服务机器人产业的转化创新，将促进独具中国特色的服务机器人产业引导未来人工智能的发展方向，彰显人工智能的中国特色。从北京龙泉的贤二机器僧、腾讯的“妲己”等的成功上，我们可以感受到中华优秀传统文化赋予智能服务机器人的魅力。伴随着第四次科技革命和智能时代的来临，如何将中华优秀传统文化与机器人人工智能科技充分融合、作用于服务机器人产业，是非常值得研究的课题。

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