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英国机器人战略路图:RAS与自主系统

发表于:2019-08-15 10:59 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  我们生活的时代正发生前所未有的变革,商业、经济和社会领域皆是如此,科技进步已成为其关键驱动力之一。参与和引领这一变革的国家和行业将塑造下一个浪潮,提升国际竞争力,并收获更为强劲的经济增长。麦肯锡的最新报告预测,到2025年,先进的机器人技术每年或将产生1.9万亿至6.4万亿美元的潜在经济影响。这些潜在的影响,可能来源于不断改善的医疗水平、新产品的出现,以及产品和服务提供方式的转型。

  为响应这一国际认可的机遇,2012年,英国政府将机器人和自主系统(RAS)确定为八项关键技术之一,以支持英国产业战略重塑经济、就业和增长之间平衡的努力。

  英国在研究团体、小型企业和大型公司中有很多RAS人才储备。如果进行正确的投资,这一生态系统就能够建立并培育出可以实现新RAS产品、服务和商业的创新管道。

  2012年,英国技术战略委员会举办了一系列圆桌会议,邀请到来自政府、行业和学术机构的关键利益攸关方参与,并于2013年建立了机器人和自主系统特指导小组(RAS-SIG)。该小组的使命是了解英国RAS的现状和机会,将分散的研究员、实业家和公务员团体连接起来,制定国家战略以协调各方努力,指导政府未来的资源和机构配置。

  2013-14年,RAS-SIG牵头组织了一系列社区活动,来建立网络、路线图和能力,调查市场机会和价值链,了解监管环境,并向公众进行宣讲。RAS-SIG指导小组据此确定了五个相互交织的行动,作为未来英国投资和行动的核心焦点。通过这些行动,我们旨在通过调动公众、投资者、研究员、工程师和企业的兴趣和热情而带动创新,展示具有潜力却未得到良好发展的领域。政府的初期支持可以让该行业到达转折点,之后私人投资和市场将接替政府提供支持。

  我们相信,英国有潜力在这场竞赛中成为世界领先的国家,创造我们可在家庭和单位使用的最新一代的智能设备和服务。而且,我们相信,我们知道自己该做什么以鼓励创新,吸引人才。英国可以采取明确的步骤,将其在这一领域的潜力转变成实际的经济增长和社会效益。

  这个战略就是最终结果。

  建议

  该战略提出以下几点建议:

  1.在五个RAS战略线进一步投资:建立英国RAS能力相关的协调、资产、挑战、集群和技能。

  2.为融资机构建立渠道,以在执行层面正式协作,便于观点、人员和活动的自由流动,从前期试点的基础调查到全面试点的商业化产品。

  3.建立RAS领导委员会,与行业、学术和政府机构不同领域的资深领导接洽,为战略的计划和执行提供独立的咨询监督。

  4.进一步深化与欧盟、投资者以及英国和国外企业资源的联系,促进五个战略线的发展。

  5.继续针对潜在的资产和跨行业的大挑战广泛征求意见。

  6.继续发展与标准和法规制定部门之间的对话,如英国标准协会(BSI)和英国民用航空局(CAA)。

  7.加强宣传并让公众参与活动,改变公众观念,消除公众的担忧。

  8.向国际企业和投资者阐明(例如,通过英国贸易投资署UKTI),英国争取成为将RAS技术推向市场的最佳投资地。

  摘要

  机器人和自主系统是英国政府确定的八项关键技术之一,作为有潜力推动经济增长的行业战略的关键领域。

  我们的愿景为新千年带来更新更智能的工具

  除自动化与控制外,机器人和自主系统(RAS)还是互相联系、具有互动性、认知性的实物工具,能够感知到各种环境和事件原因,可以制定或修改计划并控制行动。它们可以为在现实世界的人类执行有用的任务,拓展我们的能力,提高生产率和降低风险。

  未来,我们会更多地使用RAS来改善我们生活的各个方面。它们将成为我们应对国家挑战的回应之一:包括人口老龄化、更安全的交通、高效医疗、高效生产和能源安全。RAS技术将会真正改变整个社会。这种互联网体现的一部分将会成为未来智能城市、智能家庭和智能行业的中心。

  RAS是大数据的左膀右臂,是物联网的连接纽带,是促进英国产业战略无所不在的基础技术。有一些明确的热点领域,可以运用RAS能力影响到垂直市场,包括航空、农业、汽车、能源、健康、制造、海事、核能和交通。这些都可以为公共和私人投资决定提供借鉴。

  我们的愿景是强化英国的RAS生态系统,使我们领先于国际竞争者去发展技能、创造想法和创新,并在市场上进行检验。技术创新必须得到现实世界环境的验证,因为人们期待RAS工具可以在这些环境下可靠高效地运转。要解决这一问题,还涉及到关键的监管和标准制定问题,以便在不需要公共投资时,能够以成功经验吸引私人投资和外来投资。

  通过协调性有目标的投资,英国可以成为国际领先的国家,将价值链从我们的发明上移到我们的创新。

  抓住机遇,采取行动为竞争优势而团队协作

  英国具有独特的优势,可以充分利用以市场为导向的协调性方法和RAS,来积累英国经济内部的优势和资源。虽然很多国家的政府(特别是美国、韩国、中国、日本、德国和法国)都认识到了RAS对其未来经济的战略性作用,但它们的支持项目大部分都是针对具体的领域或技术。

  通过迅速、果断和共同的行动,我们有机会把握先动者优势,将英国发展为RAS技术实施方面的领导者。实现这一目标需要发展以市场为中心的方法,建立能够促进将RAS技术引入到新市场,并激励具备颠覆性和经济优势产品的现有市场的可持续价值链。这种方法将会以英国在信息与通信技术、大数据和系统工程领域的优势为基石,并利用英国在能源、老化系统退役和医疗方面的市场机遇。在诸如适合RAS的立法和标准领域,以及使用共有资产促进新产品向可行的商业公司转变方面,公共干预尤其有所裨益。特别是,联合参与的RAS战略将会帮助我们建立高效的RAS生态系统,包括技能、研究、创新和监管,并涵盖需求链和供给链的各个部分。

  英国还必须充分利用对欧盟委员会机器人研究和创新项目的参与,该项目是目前全球最大的民用机器人研究项目(7年总投资16亿英镑,其中欧盟委员会直接投资5.6亿英镑)。通过影响力、协调性和差异化的细致组合,英国可获得大幅进展,放大经协调的RAS战略的效果。

  战略方法建立RAS生态系统五个互相交织的战略线

  英国方法的焦点是在真实条件下开发并验证RAS技术。其战略核心是在真实世界确定并投资有依据的RAS有形资产,并利用这些资产在不同部门和应用场景举办一系列RAS挑战大赛。其目的是让RAS技术暴露在严苛的真实环境中;确定技术优势和劣势,探索商业机会。这些资产和相关挑战横跨几个部门,可鼓励人们对不同方法和解决方案通用问题的认知度。这一举措也会扩大早期的市场规模,而让中小型企业扩大规模是至关重要的。

  为实现这一愿景,确定了五个相互交织的战略线:

  RAS协调

  协调研究、商业和监管领域的投资工具,以使英国的努力形成一个有凝聚力的、一致的创新管道,形成不同部门共同的有竞争力的方法。

  RAS资产

  从农场、工厂、石油和天然气厂、核能设施、公路、机场、家庭和医院的示范点开发有形和无形资产,形成灵活的法律和监管环境、普遍的软件技能和尝试新想法的意愿。这会使英国成为国际研究、创新和市场开发的最佳选择。

  RAS机器车挑战大赛

  将竞争焦点放在(可以促进合作、寻找机会、动员公众的)垂直市场的现实场景。将RAS资产作为机器车挑战大赛平台可以扩大参与度,建立超前于市场的监管体制。

  RAS集群

  在各地进行投资,促进RAS供应链上各个要素的交叉连接。这些集群会把行业、学术、金融和创新者融入到生态系统中,打造成功的杠杆效应,建立创新管道。

  RAS技能

  发展技能基础、阐述RAS技术优点是实现成功内在和必要的部分。实施这一战略需要行业、学术、政府和投资团体的广泛参与,以捕捉对于建立英国RAS行业的必要愿景、热情和建议。

  正文

  1.RAS的重要性

  下一代智能工具

  除自动化与控制外,机器人和自主系统(RAS)还是互相联系、具有互动性、认知性的实物工具,能够感知到各种环境和事件原因,可以制定或修改计划并控制行动。它们可以为在现实世界的人类执行有用的任务,拓展我们的能力,提高生产率和降低风险。

  开发和操作新的工具对于执行严苛环境下的任务是至关重要的,因为在此种环境下不应该或者不能够由人类来完成。但是RAS具有巨大的机会,从带给老年人更高的生活质量到实现更加高效的交通和农业。协同系统正在不断发展,帮助我们提高效率和工厂安全,强化我们的移动和体能。

  拓展我们认知的应用甚至更加广泛,创造智能同事作为我们的伙伴和工具,不需要持续的指导就可以与我们共事或为我们工作。RAS拓展我们实体和认知功能的能力为我们创造了巨大的机会,可以对许多行业部门产生影响。

  成功将会为我们带来不可预见的机会。在我们塑造这些新工具的时候,我们将会改变自己和我们的未来。

  RAS潜在的应用意味着RAS技术将会有多种形式。其中一些技术将会植入到我们都熟悉的领域,例如汽车。而其他技术形式会以崭新的面貌出现。

  RAS工具将具有:

  从直接环境收集数据的传感器

  移动自己和其他物体的能力

  处理信息、调节感官资讯、控制动作、计划行动、人机界面的软件

  所有形式的核心是对RAS工具互动的需求。其形式多样,包括对本地环境的互动和适应、与其他RAS设备互连以作为智能系统的一部分分享信息、人类与RAS设备的互动、用于监测内部健康和正确操作的自我互动。例如,自动汽车可以和周边的汽车进行互动和同步,保持安全、优化旅程。它会感知到周边环境,用一毫秒的时间决定如何做出反应。它也可以和车内人员互动,进行方向导航和安全操作。包含RAS的设计已经创造了新的形式,重塑我们未来的城市、公路和工厂。

  不同情况的自主程度

  作为人类,我们非常清楚周围环境,并且具有长期目标。我们的感觉器官已经适应去收集需要的信息,以便与周围的动态环境进行互动。我们可以做出复杂的决定。为实现我们的目标,我们承担可以预测的风险,甚至可以拥有跳跃性的信仰的想象力。相比之下,我们描述的人造设备正是下一代的智能机器。这些设备不具有人类的能力,但是会在一定范围内表现得很智能。自主运行将会是这些系统的一个特征。

  自主是根据外部事件和内在目标做决定的能力,即使面临不可预料事件和未知环境下仍然做出决定并引发不同的行为。因此自动驾驶汽车会根据天气和交通状况做出反应。这种能力拓宽了机器的用途,延长了在无人类干预条件下的运行时间。

  一些RAS系统可以在长时间内保持自主:例如测绘海床或者探索太空的机器人。大多数设备的自主时间更短,需要通过高度直观或透明的界面由人类发出指令,包括直接的身体互动、声音、姿势、心情和情景识别。对决策元件(从人类到计算机软件)进行的不断替换需要非常自然和可靠。

  确立RAS标准和规则

  自主系统还需要根据我们的法律、法规和标准进行微调。创造最佳监管环境对于英国吸引和打造RAS产品和服务来说十分关键,这需要在开发过程中进行安全操作,以及合适的测试和风险排查机制。

  通过与市场监管机构和英国政府的讨论发现,英国有意愿和灵活性去以务实的态度探索这些问题。阐明利益是创新过程中的重要组成部分,特别是当新的风险还无法直接与目前的实践相对比时。

  把握新一代的想象力

  我们认为RAS技术的到来是数字网络时代不可避免的延伸。尽管说RAS是一项积极的发展,但也会引起担忧有些是合理的,也有一些是无稽之谈。当然,电影和小说对这些问题进行了一些探索,RAS技术也有潜力可以用于行善和作恶。历史表明,在中长期看来,具有创新意识的人所使用的新工具为人们带来了更高的生活水平。英国必须把自己定位成这些新工具的创造者和使用者。将来会有很多合理的问题引起公众讨论。英国具有保护人民的强大法律和监管框架的先进民主,具有帮助管理新风险的灵活的保险行业,因此我们应该走在RAS发展的前沿,去塑造和使用这一令人振奋的技术。科学和工程领域需要提升公众意识和理解,例如,可以针对企业和公众发起宣传运动。

  根据摩利调查公司(MORI)2014年进行的公众对科学态度的报告,英国对RAS的总体态度与欧洲其他国家一致。本以为媒体报道的覆盖面会比较平均,结果发现,对RAS用途的意识主要倾向于制造业、太空探索、军事和安全部门,分别有24%, 22%和16%的受访者表示他们曾经听说过或读到过很多关于RAS用途的信息。

  相反,大部分民众表示,他们从未听说过机器人可以用于护理或教育领域。结果还显示,对特定领域使用机器人的反对并没有阻止人们对某些方面应用的支持。人们通常很难想象到机器人的使用潜力,直到有明确的例子才恍然大悟,例如经改善的义肢或者按需包裹投递。提高人们对于RAS多重用途的意识可以提升公众的支持。

  为取得经济上的成功,我们必须鼓励更多聪明优秀的人参与到STEM(科学、技术、工程、数学)项目中。通过以负责和开放的心态接受RAS技术,我们有机会利用对机器人的迷恋来刺激人们对STEM项目的兴趣,发展知识驱动型经济的技能基础。

  2.RAS市场及机会

  经济破坏性世界里的无数机会

  麦肯锡近期对颠覆性技术的研究预计,截至2025年,RAS技术对全球市场产生的影响将在每年1.9万亿美元至6.4万亿美元之间。欧洲和日本目前的预测是,非军用的RAS产品和技术从2020至2025年的市场规模约为700亿英镑。

  对英国增加值总额(GVA)的分析显示,RAS将会对15%的GVA产生较大影响(约合2180亿英镑),对英国经济的一大半GVA产生较低影响。

  一个针对工业机器人用途的全国性调查预测,如果英国优化其现有RAS技术,其制造业的生产率将提高22%,且长期的就业率会增加7%。

  因此一般的共识是,RAS技术将会以我们意想不到的方式产生新的产品、服务,甚至是商业模式。随着市场遭到破坏和改变,新的商业和商业思维对于捕捉价值而言至关重要。

  对于趋势、观点和历史先例的分析证实:

  RAS将对英国经济的所有部门产生重大影响。它将增强商业竞争力,为社会问题提供有效的解决方案,为个人带来更大自由和更多选择。

  RAS有潜力在关键领域减少政府支出,例如安全、医疗和基础设施的管理和退役。

  RAS将会对社会经济挑战产生影响:老龄化、食品安全、能源供应、交通和基础设施退役。

  RAS的潜力已经在吸引孤立、不协调的政府和私人公司进行投资。

  RAS将对英国的竞争力和生产率产生影响,目前其在制造业的应用已经带来了就业率的净增长。

  RAS可以通过国民保健服务(NHS)的公共服务和私人供应商,让科技的社会效益造福大众。

  RAS的全部好处仍在不断显现。只有在市场中应用RAS,这些创新的解决方案和新颖的商业模式才能显示出优势。

  即使在RAS已经逐步发展的部门,未来几十年它仍将给我们带来新鲜有趣的惊喜。

  RAS对各个市场部门产生的影响是不同的。它将提高竞争力,带来更高水平和新的服务。在RAS技术以独特的方式应对社会经济挑战时,它将带来全新的机会,改善我们的生活,将有限的资源得以最大化地利用。例如:在制造业,海外生产的潜能是实现经济效益的关键,它不但能够为英国创造就业机会,也可以让制造商,特别是中小型企业对市场的反应更加灵敏迅速。低成本、灵活的本地生产将会转变城市经济,并从根本上改变城市的基础设施。

  农产品(000061,股吧)领域的主要驱动力是提高产量、延长保质期、可追溯性、减少浪费和能源使用。通过务农和加工中收集的数据,价值得到增加,从而减少农药化肥的使用和对环境的影响。

  在医疗护理领域,协作机器人能够帮助护士和医护人员搀扶患者、自动清理器械、改善康复效果。机器人还可以提供物流服务,让医护人员更专注于护理。

  在物流和交通领域,RAS的应用可以带来很多长期利益,例如提供更加高效的服务、按需派送和一体化交通。

  在海底能源领域,RAS可以降低水下基础设施检测、维修和护理的成本,同时提高数据质量和伺机接入。其结果是更安全的操作、更低的环境风险和更高的产量。

  实现这些经济目标需要对RAS进行广泛应用。它对每一个部门的影响取决于对技术、功能和成本的市场需求匹配。只有在其具有优势的部门,RAS才能得以应用。因此其应用在各个部门大不相同。灵活性是一项重要资产,只有开始在每个部门应用后,我们才能逐步了解该部门更适合的机会和应用方式。

  监管和认证也是RAS在许多部门应用的一个重要部分。RAS可以在危险环境下和人类容易发生风险的情况下运行,例如护理院、医院、手术室、矿山、海底、空中、核电站和受灾地区。在这些领域,安全操作是非常重要的。

  图1显示引入新的RAS产品和服务影响或破坏的市场规模。深蓝色标记部分表示RAS产生影响的市场部门,浅蓝色标记部分表示政府支出受到RAS影响的领域。

  图1显示引入新的RAS产品和服务影响或破坏的市场规模。深蓝色标记部分表示RAS产生影响的市场部门,浅蓝色标记部分表示政府支出受到RAS影响的领域。

  3.建立在强大的基础上

  增长和价值捕获取代政府补贴

  政府提高了对技术创新的支持,例如增加投资、确立八项关键技术、设立技术与创新中心(Catapults)。英国的创新机构技术战略委员会(TSB),旨在推动创新周期的中间阶段,为开发新产品的公司提供支持。

  英国研究委员会(ResearchCouncils)和各大高校确保创新管道通过早期研究和发展得到源源不断的支持。成立单独的知识转移网络(KnowledgeTransfer Network)也增强了英国的创新管道。英国皇家工程院通过企业中枢(EnterpriseHub)提供独立的声音和直接的支持。

  英国研究理事会(RCUK)和技术战略委员会(TSB)的拨款和私人集资已经向商业研究、培训和奖学金等直接与机器人和自主系统相关的项目投入了约1.5亿英镑。其中包括最近的资本奖励,以及博士培训和小型企业研究项目。英国的RAS投资还需要在很多方面展开(技能、创新、资本和研究),以确保英国的能力得到提升,与国际投资保持同步,并确保英国位于这一迅速扩张的领域之前列。

  通过这些机构的紧密协作,英国有多样可用的工具来支持并实施RAS的五个战略线(见图3)。其关键是使用这些工具支持创新,达到转折点后,公司和/或其他投资者支持可以抓住机会,使得政府不需要进一步投资。

  为获得成功,我们必须拥有多种集资工具,包括一些最近才设想出的工具(划箭头的项目),并赢得各家机构紧密的通力合作。

  图1显示引入新的RAS产品和服务影响或破坏的市场规模。深蓝色标记部分表示RAS产生影响的市场部门,浅蓝色标记部分表示政府支出受到RAS影响的领域。

  图2显示生命周期的典型应用,特点是向自主无人民用飞机的商业转变。

  英国拥有多样化的RAS团体。英国最主要的工业优势在其能力上有所体现,从汽车到航空、医疗到军事。英国在自主飞行器和无人机海底系统方面均具有专业技能,其RAS技术应用到了非常广泛的医疗任务中,从手术和康复到生活辅助。在油气行业,水下设备和自主运营方面有众多技术。英国的海洋研究、自动汽车、社会互动、医疗、农业、高价值制造业和物流行业也有热点活动。

  有很多基于RAS的中小型企业,其中一些公司在RAS涉及到的各个部门具有强大的国际背景。环境适当时,这些公司会成长为强大的可以担当价值链骨干的中型公司。这些公司通过英国大量世界一流的软件行业而得到加强。英国的软件行业在所有必要部门均有应用,从系统工程到认知能力和人类-机器人互动。这一技能得到世界顶级大学的支撑,为理解、互动和认知等核心RAS技术提供专业技能。

  同时这也是一个强大的以用户为中心的设计理念,这一理念已经输出到世界各地,许多国际品牌均使用顶级的英国产品设计师。这将是RAS的一个重要因素,因为很多应用都是具有互动性的。

  因此,英国有打造强大有效RAS经济的基本要素,但是它需要协调、资产和融资渠道、以及支持性的监管和创新框架以获得繁荣发展,将产品从创新管道带向市场。

  图1显示引入新的RAS产品和服务影响或破坏的市场规模。深蓝色标记部分表示RAS产生影响的市场部门,浅蓝色标记部分表示政府支出受到RAS影响的领域。

  图3 支持RAS创新管道实施的公共投资工具 (未完待续)

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