機(jī)器人，英偉達(dá)的下一個戰(zhàn)場

很多人說，英偉達(dá)運(yùn)氣好，每一個風(fēng)口都被它踩中。事實上，英偉達(dá)遇見每一個風(fēng)口前，都經(jīng)歷了長長的鋪墊。下一次可能是機(jī)器人。

2023年最后一個月，特斯拉發(fā)布了Optimus機(jī)器人第二代；2024年元旦剛過，全球機(jī)器人市場被斯坦福的炒菜機(jī)器人“Mobile Aloha”點燃；CES2024上，廠商展示的重點已經(jīng)從智能電動汽車轉(zhuǎn)向了AI和機(jī)器人。就在前兩天，微軟與OpenAI正與人形機(jī)器人公司Figure進(jìn)行融資談判，計劃向?qū)Ψ阶①Y5億美元。分析機(jī)構(gòu)認(rèn)為，2024年將成為機(jī)器人爆發(fā)元年。十年前在機(jī)器人領(lǐng)域“無心插柳”的英偉達(dá)終于要在機(jī)器人市場開啟“收割模式”。

“無心插柳”改變生態(tài)格局

特斯拉公司CEO埃隆·馬斯克認(rèn)為，未來地球上的機(jī)器人數(shù)量終會超過人類。這一預(yù)見正加速變成事實。例如，目前亞馬遜公司的物流機(jī)器人已經(jīng)超過75萬臺，仍按照每天1000個機(jī)器人的速度在增長，到2030年，亞馬遜擁有的機(jī)器人數(shù)量將超過員工數(shù)量。

“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將在2024年出現(xiàn)爆炸式增長，F(xiàn)igure和特斯拉等新進(jìn)入者正在推動這一趨勢，而傳統(tǒng)參與者正在打造相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，僅制造業(yè)的市場機(jī)會就高達(dá)數(shù)萬億美元。”Wischoff Ventures創(chuàng)始人兼普通合伙人Nichole Wischoff不久前說。

五年前，英偉達(dá)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛就已預(yù)見到機(jī)器人產(chǎn)業(yè)即將大爆發(fā)。在2018年中國臺北國際電腦展（COMPUTEX 2018）舉行的前一天，黃仁勛說：“AI是我們這一時代最強(qiáng)大的技術(shù)力量。第一階段人工智能將實現(xiàn)全新的軟件自動化水平，從而幫助諸多行業(yè)提高生產(chǎn)力；其后，人工智能與傳感器和執(zhí)行器相結(jié)合，將成為新一代自主機(jī)器的核心。終有一天，數(shù)十億臺智能機(jī)器將用于制造、送貨上門服務(wù)、倉儲物流等領(lǐng)域。”

但英偉達(dá)機(jī)器人和邊緣計算副總裁Deepu Talla認(rèn)為，英偉達(dá)的機(jī)器人布局其實是從十年前開始的?！笆昵埃S仁勛親手將第一臺NVIDIA DGX AI超級計算機(jī)交付給OpenAI，得益于OpenAI的ChatGPT，生成式AI已成為當(dāng)代發(fā)展最快的技術(shù)之一，現(xiàn)在生成式AI正在重塑這個數(shù)萬億美元的市場。”Deepu Talla在今年的CES上表示，有了大語言模型（LLM），機(jī)器人能夠更自然地理解和響應(yīng)人類指令；有了生成式AI，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的感知和適應(yīng)能力。

毫無疑問，機(jī)器人在這個時間點爆發(fā)，生成式AI是最大的推手，因為生成式AI的到來，讓機(jī)器人從設(shè)計、仿真到編程等產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的諸多難題，都有了更優(yōu)的解決之道。比如，以前的機(jī)器人是為特定任務(wù)而專門制造的，根據(jù)不同任務(wù)修改機(jī)器人十分耗時，有了LLM 和視覺語言模型，讓人與機(jī)器人的交互更加直觀，使得機(jī)器人能夠獲得更強(qiáng)適應(yīng)性和感知力。

“基礎(chǔ)模型標(biāo)志著機(jī)器學(xué)習(xí)模型創(chuàng)造方式的重大變革，不僅能夠創(chuàng)建與機(jī)器人的對話界面，提升現(xiàn)有計算機(jī)視覺功能的質(zhì)量，還可能開發(fā)出如視覺問題解答等新的能力。這些可擴(kuò)展的架構(gòu)和訓(xùn)練策略最終可能超越語言和視覺，擴(kuò)展到機(jī)器人的規(guī)劃和控制領(lǐng)域?！辈ㄊ款D動力首席技術(shù)官Aaron表示。

此前，黃仁勛在ITF World 2023半導(dǎo)體大會上表示，人工智能的下一個浪潮是“具身智能”(Embodied
AI)，即能理解、推理、并與物理世界互動的智能系統(tǒng)，比如機(jī)器人、自動駕駛汽車，甚至聊天機(jī)器人，它們都能很好地理解物理世界。如果“具身智能”的機(jī)器人是人工智能的終極形態(tài)，那么機(jī)器人市場必須是英偉達(dá)的“必爭“之地。

十年前黃仁勛對于OpenAI的“無心插柳”讓英偉達(dá)在這場包括機(jī)器人在內(nèi)的AI變革中成為核心，就此拉開了英偉達(dá)進(jìn)入機(jī)器人市場的序曲。

“三件套”出擊市場

英偉達(dá)在機(jī)器人市場的真正布局始于2018年，在這一年英偉達(dá)宣布推出包含全新硬件、軟件和虛擬世界機(jī)器人模擬器的NVIDIA Isaac，同時還推出專為機(jī)器人設(shè)計的計算機(jī)平臺Jetson Xavier和相關(guān)的機(jī)器人軟件工具包?！?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8/">處理器+平臺+開發(fā)工具”是英偉達(dá)進(jìn)入每一個新市場必備的“三件套”，英偉達(dá)又把這樣的方法復(fù)制到機(jī)器人市場。

其后的幾年，英偉達(dá)從底層芯片到計算平臺到訓(xùn)練與驗證進(jìn)行全方位布局，不斷往前推進(jìn)。2019年，英偉達(dá)推出lsaac軟性開發(fā)套件(SDK)，為機(jī)器人提供更新的AI感知和仿真功能；2022年，英偉達(dá)又推出NVIDIA Isaac Nova Orin，該可配置的計算和傳感器參考平臺旨在幫助AMR（自主移動機(jī)器人）制造商縮短開發(fā)時間并降低成本。

英偉達(dá)在機(jī)器人市場進(jìn)行緊鑼密鼓且強(qiáng)有力的推進(jìn)是在2023年，這一年生成式AI席卷了每一個領(lǐng)域，同樣也徹底改變機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，所以擁抱生成式AI就成為英偉達(dá)機(jī)器人全線產(chǎn)品技術(shù)演進(jìn)和重塑的核心方向。

2023年5月，英偉達(dá)在COMPUTEX 2023上發(fā)布全新Jetson AGX Orin工業(yè)級模塊。該模塊在惡劣環(huán)境下可以提供更高級別的計算能力，其中的關(guān)鍵詞是“服務(wù)器級性能”和“極其惡劣環(huán)境”。有了“服務(wù)器級性能”意味著在嵌入式“端側(cè)”、“邊緣側(cè)”也能部署AI并讓傳感器融合算法；能夠在“極其惡劣環(huán)境”下使用，意味著在包括農(nóng)業(yè)、建筑、能源、航空抗體、衛(wèi)星等極端環(huán)境打造更強(qiáng)勁的機(jī)器人有了可能。

2023年10月，英偉達(dá)宣布，對適用于邊緣AI和機(jī)器人的NVIDIA Jetson平臺上的Metropolis和Isaac框架進(jìn)行有史以來規(guī)模最大的軟件擴(kuò)展。這次擴(kuò)展的主題是結(jié)合Transformer模型與生成式AI的功能來滿足邊緣AI的快速部署需求。與此同時，英偉達(dá)還宣布創(chuàng)建Jetson生成式AI實驗室，供開發(fā)者學(xué)習(xí)和利用開源生成式AI模型進(jìn)行開發(fā)。關(guān)鍵詞是結(jié)合“生成式AI”快速滿足邊緣AI部署。

也是在2023年10月，英偉達(dá)宣布推出Isaac ROS和Isaac Sim軟件的全新版本，對感知和仿真功能進(jìn)行了重大改進(jìn)，這次改進(jìn)同樣還是與AI相關(guān)。從介紹來看，基于常用的開源機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的Isaac ROS，為自動化帶來了感知能力，讓移動的物體有 “眼睛”和“耳朵”。借助GPU加速的GEM功能（包括視覺里程測量、深度知覺、3D場景重建、定位和規(guī)劃等），機(jī)器人開發(fā)者就擁有了為不同應(yīng)用快速定制機(jī)器人解決方案所需要的各種工具。

不難看出，英偉達(dá)在機(jī)器人芯片技術(shù)和工具領(lǐng)域有幾個重要的迭代方向。一方面是不斷“強(qiáng)性能”，通過提升性能，讓嵌入式端、機(jī)器人本體能夠“裝得下”、“運(yùn)得了”AI；提升芯片算力以便裝得下算法和模型，提升機(jī)器人的“智力”。

另一方面是模塊化,通過不同特點的模塊靈活“包抄”細(xì)分市場。在發(fā)布Jetson AGX Orin工業(yè)級模塊之前，英偉達(dá)已經(jīng)推出了Jetson Nano、JetsonOrin等模塊,英偉達(dá)稱Jetson Nano的特點是“小巧，大小只有信用卡大；強(qiáng)悍，能提供472G FLOPS的性能；能耗比超高，能處理多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，功耗只有5~10瓦”，包括智能家居、家用機(jī)器人用的比較多。

再一方面是不斷降低開發(fā)者擁抱AI的門檻。英偉達(dá)通過設(shè)立機(jī)器人AI實驗室、發(fā)布多個面向第三方的機(jī)器人開發(fā)工具和平臺。事實上，由于邊緣環(huán)境復(fù)雜多變，生產(chǎn)線需求迭代較快，需要反復(fù)對機(jī)器人和AI系統(tǒng)進(jìn)行編程，整個過程不僅耗時，還要求開發(fā)者具備足夠的專業(yè)技能，建立AI實驗室為Jetson開發(fā)者提供經(jīng)過優(yōu)化的工具和教程，能夠降低使用AI工具的門檻。通過向第三方NVIDIA Metropolis提供GPU加速的SDK和開發(fā)人員工具，能夠幫助用戶以更快速、更經(jīng)濟(jì)、更高效的方式從邊緣到云端構(gòu)建、部署和擴(kuò)展支持AI的視頻分析和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該平臺提供了一系列功能豐富的應(yīng)用編程接口和微服務(wù)，供開發(fā)人員快速開發(fā)基于視覺的復(fù)雜應(yīng)用。

尋找市場裂變利器

打造機(jī)器人本體需要強(qiáng)勁的機(jī)器人處理器、機(jī)器人計算平臺、機(jī)器人開發(fā)工具，但如果僅從提供機(jī)器人本體的運(yùn)行環(huán)境來看英偉達(dá)，那么還是低估了其對于機(jī)器人市場的重視和野心。

事實上，英偉達(dá)對于每一個戰(zhàn)略性市場，絕不僅僅滿足于按部就班做“加法”。

就像Deepu Talla所言，打造更智能的機(jī)器人，僅需要“兩臺計算機(jī)”，一個是機(jī)器人本體的運(yùn)行環(huán)境，另一個是機(jī)器人制造的AI工廠。機(jī)器人的制造工廠能夠帶來機(jī)器人大規(guī)模爆發(fā)?！八莿?chuàng)建和不斷改進(jìn)AI模型的核心，AI工廠使用了英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心計算基礎(chǔ)設(shè)施以及NVIDIA AI和NVIDIA Omniverse平臺，可以仿真和訓(xùn)練AI模型?！盌eepu Talla說。

Omniverse是英偉達(dá)的仿真模擬平臺，它與AI結(jié)合的一個重要應(yīng)用是實現(xiàn)機(jī)器人自動編程。目前在汽車制造領(lǐng)域，機(jī)器人的編程遠(yuǎn)遠(yuǎn)比機(jī)器人本身的價格要高得多，用于汽車生產(chǎn)制造的機(jī)械臂機(jī)器人成本約為2.5萬美元，而對機(jī)械臂機(jī)器人進(jìn)行編程的費(fèi)用為25萬美元，如果通過Omniverse+AI，就能夠?qū)C(jī)器人進(jìn)行自動編程，費(fèi)用將大大降低。寶馬集團(tuán)與自動化公司idealworks在Omniverse中使用Isaac Sim，生成合成數(shù)據(jù)并運(yùn)行相關(guān)場景，用于測試和訓(xùn)練AMR與工廠機(jī)器人。在部署到現(xiàn)實世界之前，亞馬遜使用Omniverse中的數(shù)字孿生仿真對其自主倉庫實行自動化、優(yōu)化和規(guī)劃，并通過Isaac Sim提高其最新自主移動機(jī)器人（AMR）Proteus的能力。

機(jī)器人數(shù)據(jù)生成器是英偉達(dá)“機(jī)器人AI工廠”的重要成員。目前機(jī)器人AI化滯緩的重要原因是缺乏訓(xùn)練數(shù)據(jù)。機(jī)器人與環(huán)境交互的數(shù)據(jù)資源有限，收集數(shù)據(jù)極為昂貴且耗時，模擬和合成數(shù)據(jù)將在解決機(jī)器人靈巧性乃至整個計算視覺問題上發(fā)揮關(guān)鍵的作用。2023年10月，英偉達(dá)與德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校提出的MimicGen數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，可以用不到200個人類演示，自主生成超過5萬個訓(xùn)練數(shù)據(jù)，涵蓋18個任務(wù)、多個模擬環(huán)境、現(xiàn)實場景，合成數(shù)據(jù)方案，加快了機(jī)器人AI化進(jìn)程。

云是撬動機(jī)器人市場的一個利器。2023年3月英偉達(dá)宣布，將Omniverse Cloud托管至微軟 Azure上，以擴(kuò)大英偉達(dá)AI機(jī)器人開發(fā)和管理平臺Isaac Sim的接入范圍。將Isaac Sim放到云端可以讓團(tuán)隊更有效地開展合作，獲得最新的機(jī)器人工具和軟件開發(fā)套件。

經(jīng)過五年的部署，目前英偉達(dá)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)“基本盤”已現(xiàn)，目前NVIDIA Isaac和Jetson平臺等被超過120萬名開發(fā)人員和10000名客戶以及合作伙伴所使用。在CES2024上，包括波士頓動力公司、Collaborative Robotics、Covariant、Sanctuary AI、宇樹科技等都展示了基于英偉達(dá)的機(jī)器人成果。

但這并不能滿足NVIDIA對于機(jī)器人市場的野心，英偉達(dá)還在尋找更多能夠帶來機(jī)器人市場快速裂變的利器。

2023年10月，英偉達(dá)旗下風(fēng)投部門NVenture以3200萬美元領(lǐng)投了一家機(jī)器人工廠Machina Labs，這家公司之所以被英偉達(dá)看中，是因為它擁有一個名為機(jī)器人工匠的敏捷制造平臺，集成了7軸機(jī)器人、自主板材裝載和夾具以及先進(jìn)的人工智能流程模型和閉環(huán)控制，只需單擊按鈕即可啟用許多制造流程，其技術(shù)能讓工廠擺脫傳統(tǒng)制造的束縛，轉(zhuǎn)而采用軟件配置。NVentures企業(yè)副總裁Mohamed Siddeek表示：“Machina Labs運(yùn)用計算和機(jī)器人技術(shù)在板材成形領(lǐng)域做出了革命性的突破?！?/p>

Machinal labs已經(jīng)具備生產(chǎn)用于飛機(jī)火箭和衛(wèi)星的鈑金零件能力，可以在常溫下快速制造大型彎曲鈦合金零件，其能力包括切割圓頂、整流罩和其他航天結(jié)構(gòu)，高效、快速的制造流程使得航天企業(yè)能夠更快地迭代，這很可能會得到像space X、NASA、波音等航空界用戶的青睞。

制造與材料的進(jìn)步同樣是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵一環(huán)，這應(yīng)該是英偉達(dá)看中這家企業(yè)的又一個重要原因。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的突破，不僅需要人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的進(jìn)步，還需要包括材料學(xué)科以及控制系統(tǒng)等眾多的領(lǐng)域的攜手突破，將機(jī)器人技術(shù)從專注于特定任務(wù)逐漸演化，最終擁有更廣泛的功能和通用性，依然還有很長的路要走。如果“具身智能”機(jī)器人是人工智能的終極形態(tài)，對于將人工智能作為核心宗旨的英偉達(dá)而言，其機(jī)器人市場的大幕才剛剛拉開。

作者丨特約撰稿? 李佳師編輯丨邱江勇美編丨馬利亞監(jiān)制丨連曉東