美国机器人应用遥遥落后？时隔15年，十所顶尖高校重启“国家机器人路线图”

过去十五年，美国在机器人应用领域持续落后，如今又打算绝地翻盘？且看2024版「国家机器人路线图」有何高论。

机器人技术已经有70年的历史了，从诞生之初就一直由美国领跑。

到了2009年，美国首次发布国家机器人路线路（national robotics roadmap）时，美国在工业应用领域（如汽车、航空航天和家电等）的应用已经降低到了全球第四位。

15年以后的今天，美国在机器人技术的采用量上持续拉胯，位列全球第十，其中亚洲的机器人市场更是扩大到了美国市场的5-10倍。

而中国则在此领域「遥遥领先」，2023年，中国大约购买了52%的售出机器人，表明机器人技术在美国已经不再是国家级的优先事项。

最近，来自加州大学、宾夕法尼亚大学、得克萨斯大学奥斯汀分校等十所顶尖美国高校及通用电气Vernova共同组织发布了最新版美国机器人路线图，长达70页，整理总结了来自工业界和学术界的60份两页白皮书，为机器人技术的未来发展方向提供了指导和规划。

论文链接：https://hichristensen.com/pdf/roadmap-2024.pdf

路线图首先讨论了将在未来十年内对整个社会产生广泛影响的主要趋势，这些趋势是塑造未来的关键因素，与机器人技术的发展无关，但却是构建科技未来的基础。

然后详细讨论了未来机器人技术应用的主要商业驱动力，覆盖了从制造业到医疗保健和休闲等多个不同的行业，不仅揭示了推动经济增长和工业机遇的主要因素，还指出了这些因素背后的商业潜力。

之后还指出了实现这些商业机遇所面临的挑战，包括材料科学的进步、数据获取的便利性、计算技术的革新以及用户界面的创新等多个方面，也意味着需要进一步的研究与开发（R&D）来克服。

最后，文中提出了为了保持增长势头，需要解决的主要问题，将指导未来的研究方向和政策制定，确保美国在全球机器人技术领域保持领导地位，具体实现需要一系列的行动和倡议，以应对挑战，抓住机遇，推动机器人技术的发展，从而确保美国在全球竞争中的优势。

中国的机器人企业也可以从这份路线图中寻找灵感，思考扩大市场的应对措施。

01 摘要

机器人学（robotics）领域正处于一个转折点，诸如材料、嵌入式系统和人工智能等组成技术正在经历指数级增长，反过来又催化了机器人学的重大进步。无论是在科学进步还是新应用方面，该领域都在迅速变化，机器人技术将在未来几年内，从家庭到工作再到休闲活动，深入影响到我们的日常生活。

到今天为止，全世界已经有82%的人口居住在城市环境中，预计到本世纪中叶将增加到90%，无疑会对基础设施、物流、建筑和安全等方面带来重大挑战，并且制造、服务、家庭活动和休闲等方方面面都将从自动化和机器人技术的使用中受益。

社会大趋势也明确指出了增加机器人技术利用的需要，例如有必要将汽车、半导体等制造业重新转移到美国国内。

并且，新冠疫情后，社会存在劳动力短缺问题，根据联邦储备系统的数据，每十个开放的工业岗位只有七名工人可用，如果没有「工具」来提高生产力，经济增长将受到严重威胁。

劳动人口也在以每天8小时的速度老龄化，也就是说，劳动力将随着时间的推移而减少，65岁以上人口数量显著增加，这将对医疗保健系统和那些希望长时间留在自己家中以维持生活质量的人带来挑战。

在一个技术迅速变化的世界中，社会还需要持续提供劳动力培训的机制，以保持和促进经济增长。

在过去的四年中，美国的国家机器人计划已经结束，机器人国会核心小组并没有任何活动（最后一次活动是在2019年5月），国家机构到现在为止在机器人技术上的投资大多是不协调的小规模投资。

种种迹象表明，机器人技术在美国不再是一个国家优先事项，为美国保持长期竞争力带来了风险。

02 主要建议

在过去四年中，国家机器人计划（NRI，National Robotics Initiative）被终止了。

2011年，NRI最初作为一个多机构的研究与开发计划创建，涉及到的单位包括美国国家科学基金会（NSF）、美国农业部（USDA）、美国国立卫生研究院（NIH）、美国国家航空航天局（NASA），后续美国国家标准与技术研究院（NIST）和其他联邦机构也加入了进来。

现在，还需要一个像NRI这样的，由多个机构支持、且有一个跨机构申请的计划。

NRI的有效性已经得到了证明，在执行的时候，流程更加高效：在标准的资助模型中，申请往往因为与特定计划或机构契合度不高而被拒绝，导致创新效率降低。

社会经济技术（socio-economic-technological）生态系统是动态的、复杂的、相互联系的,将「研究与开发」连接到现实世界的、大规模的实际设施（practical implementation）中，只有在最初设计时就充分考虑了整个生态系统，联邦在研究与开发中的投资才能获得最大的社会利益。

现在需要将实际实施的见解迅速带回研究与开发计划中，以最小化浪费并最大化成功。

研究人员建议创建一个包括负责经济竞争力（美国商务部、交通部、联邦航空管理局）、健康（卫生及公众服务部）和安全（国防部、能源部）的联邦机构代表，以及关键研究与开发机构（NSF、能源部、国防部、NIST）代表的跨机构工作组。

该工作组将负责确保研究计划的设计和实施与开发和示范计划紧密相连，应召集来自学术界、工业界和政府部门的项目管理人员和执行者，以增加整个生态系统的沟通和联系。

工作组应与其他跨机构工作组（如人工智能、NITRD）联系，以确保协调并减少工作重复。

在上一个路线图周期（2020-2024年）期间，国会机器人核心小组被解散，研究人员建议重新激活核心小组。

鉴于该报告中概述的所有社会利益，机器人技术成为国家优先事项至关重要。

现在有一个国会人工智能核心小组，还算是值得称赞的，但机器人技术的许多关键部分，如机械设计、软机器人和控制，并不直接由人工智能核心小组和其他委员会所涵盖,与物理世界的交互是机器人技术的核心，将机器人技术与人工智能区分开来，同时也使其成为现代人工智能的补充。

还需要考虑如何支持工业界在机器人技术的开发、采用和使用方面，应该通过诸如国家制造研究所、SBIR计划等计划来实现，但也应该有更多的针对性计划。

最后，对劳动力进行培训和再培训是至关重要的。

目前社会上的劳动力已经存在了显著短缺，随着人口统计数据的演变，该问题将成为一个更加重要的优先事项。

没有足够和受过训练的劳动力，人们的生活质量和经济增长将受到挑战，美国需要在技校、学院和继续教育计划中投资培训和教育。

总之，

1. 机器人技术将改变社会，并可能在未来十年内变得像今天的计算机技术一样无处不在。目前看来，美国发展速度过慢，所以机器人技术应该再次成为国家政府的优先事项；

2. 应该为机器人技术的R&D（研究与开发）、创新和利用进行跨机构协调，跨工业界、学术界和政府的全面视角对美国至关重要；

3. 应该重新激活国会机器人核心小组，以确保在所有层面上适当的优先级；

4. 需要统一各机构的资助计划，以便研究人员、开发者和企业家更容易获得这些机会；

5. 需要考虑支持美国工业在各地区和国家中保持竞争力的机制；

6. 需要更多关注劳动力培训，以解决短缺问题，并确保适应新技术。