近期,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》重磅发布,为中国的未来产业擘画了宏伟蓝图。在“前瞻布局未来产业”的章节中,“具身智能”与量子科技、生物制造等前沿领域并列,被明确点名为新的经济增长点。
1. 驱动新一轮产业革命的融合性技术平台。具身智能并非单一技术,而是人工智能、精密机械、新材料、高端传感器、先进通信(如6G)等一系列高技术的集大成者。它的发展将强力牵引上游的芯片、伺服电机、减速器等核心零部件产业,中游的机器人制造与系统集成,以及下游在制造业、物流、医疗、农业、家庭服务等千行百业的深度融合应用,形成一个庞大而复杂的产业集群。
2. 破解现实难题,提升全要素生产率的关键抓手。随着人口结构变化,在许多重复性、危险性和高精度领域,“机器代人”需求迫切。具身智能机器人能够7x24小时不间断工作,进入人类难以触及的危险环境,执行毫米级精度的手术,极大解放人力、提升生产效率与质量,是应对社会挑战、实现高质量发展的有效工具。
3. 抢占全球科技竞争制高点的必争之地。当前,全球主要发达国家均在具身智能领域加紧布局。中国在此领域拥有全球最丰富的应用场景、完整的工业门类和强大的市场驱动力。提前落子布局,有助于我们整合“硬件-软件-算法-数据”全产业链优势,在即将到来的智能实体化时代掌握主导权,避免在关键技术上受制于人。
来自《
国家布局未来产业:具身智能站上政策风口,万亿级市场蓄势待发》。
那么,也来看看具身智能涉及哪些算法,这是我们比较关心的。以下是 Bing 机器人的答案。
01 感知模块中的算法
感知模块通过多种传感器收集环境信息,并利用算法进行数据处理和环境理解。
1. 目标检测与识别: 使用 YOLO(You Only Look Once)等深度学习模型进行实时目标检测。 卷积神经网络(CNN) 用于图像处理和物体识别。
2. 导航与定位: SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)算法,用于构建环境地图并实现定位。 激光雷达(LiDAR) 和 深度相机 数据结合,用于生成高精度的三维点云。
3. 多模态感知: 多模态大模型(如 Vision-Language Models, VLM)融合视觉、语言、声音等信息,提升环境理解能力。
02 决策模块中的算法
决策模块是具身智能的核心,负责任务规划和推理分析。
1. 强化学习: Q-learning 和 深度Q网络(DQN):用于自主导航和避障。 近端策略优化(PPO) 和 A3C:适用于连续动作空间的优化。
2. 大模型驱动的决策: 视觉语言动作模型(VLA):将自然语言指令直接转化为可执行动作。 视觉语言导航模型(VLN):生成移动轨迹,用于复杂导航任务。
3. 世界模型: 模拟环境动态变化,结合 3D-VLA 实现感知预测和动作优化。
03 行动模块中的算法
行动模块负责执行具体动作,常用算法包括。
1. 路径规划: RRT(快速随机树)和 PRM(概率路图):用于高维空间路径规划。 动态窗口法(DWA):实时调整路径以避开动态障碍物。
2. 控制算法: 逆运动学:解决从任务空间到关节空间的映射问题。 模型预测控制(MPC):优化机器人运动轨迹。
3. 视觉引导动作: 结合实时视频流和用户指令,通过 视觉语言模型(VL) 指导机械臂完成抓取等任务。
04 反馈模块中的算法
反馈模块通过闭环机制优化智能体的性能。
1. 感知反馈: 卡尔曼滤波 和 粒子滤波:用于状态估计和传感器数据融合。
2. 决策反馈: 利用任务完成度和用户反馈,调整强化学习算法的参数。
3. 行动反馈: 通过超声避障等技术,实时调整机器人运动轨迹以适应环境变化。
05 实际应用与优化
1. 模型压缩与优化: 使用 量化 和 剪枝 技术减少模型计算开销。 在边缘设备上部署优化后的模型,如 NVIDIA Jetson。
2. 仿真与测试: 借助 Gazebo 和 Unity 等仿真平台,测试算法在虚拟环境中的表现。
3. 多模态融合: 未来的发展方向是构建端到端的大模型,将感知、决策和行动模块融合到统一框架中,实现低延时和强泛化能力。
通过上述算法的协同工作,具身智能系统能够在复杂环境中实现高效、稳定的操作,并在自动驾驶、机器人导航、人机交互等领域展现出巨大的潜力
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