智能機器人發(fā)展研究綜述與啟示

范漪萍，王曉迪，聞利群

（北京市科學(xué)技術(shù)情報研究所 北京100044）

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，以現(xiàn)代化工業(yè)為主要依托的機器人技術(shù)越來越多地應(yīng)用于軍事國防、科教文娛等領(lǐng)域，形成獨立學(xué)科，世界各國紛紛針對其制定了國家級戰(zhàn)略部署：2014年韓國制定《第二次 智能機器人發(fā)展計劃（2013—2018）》；2014年歐盟啟動“歐盟SPARC機器人研發(fā)計劃”；2015年日本公布《機器人新戰(zhàn)略》；2016年美國制定最新版《美國機器人發(fā)展路線圖：NRI-2.0》。國際機器人聯(lián)合會（IFR）“世界機器人——服務(wù)機器人 2017”市場報告顯示：目前，服務(wù)機器人增長速度遠遠超過了其他類型機器人。

2015年，國務(wù)院印發(fā)《中國制造 2025》規(guī)劃機器人發(fā)展重點領(lǐng)域。我國智能機器人研究起步相對較晚，在經(jīng)歷了萌芽發(fā)展、技術(shù)探索、新興產(chǎn)業(yè)再發(fā)展后，智能機器人發(fā)展重視程度已提升至國家層面。

1 智能機器人發(fā)展趨勢判斷

1.1 論文時間統(tǒng)計分析

對Scopus DB中2005—2016年智能機器人論文檢索統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)（見圖1）：智能機器人領(lǐng)域論文2005—2016年整體呈逐步增長趨勢，論文總數(shù)由4132增至8747篇，年增長率7%。其中2005—2008年是緩慢增長期，2008年后是智能機器人發(fā)展高速期，此后論文增速略有下降，但逐漸趨于平穩(wěn)態(tài)勢。結(jié)合時間維度特點，目前世界智能機器人發(fā)展已度過中早期，進入中后期成熟階段。

圖1 智能機器人論文數(shù)量圖Fig.1 Number of papers on intelligent robots

1.2 論文研究類別統(tǒng)計分析

在人工智能技術(shù)帶動下，機器人智能化涉及領(lǐng)域不斷擴大，不僅在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，更向服務(wù)行業(yè)擴展，單以傳統(tǒng)機器人智能體系結(jié)構(gòu)分類方法已不能準(zhǔn)確區(qū)分新涌現(xiàn)出的各類智能機器人體系結(jié)構(gòu)，但根據(jù)智能機器人論文研究內(nèi)容可將其分為機器人智能技術(shù)、智能機器人機構(gòu)及零部件技術(shù)、機器人服務(wù)技術(shù)3個類別。

2005—2016年智能機器人論文內(nèi)容統(tǒng)計顯示（見圖2），2005—2008年智能機器人發(fā)展主要側(cè)重“機器人機構(gòu)及配件技術(shù)”“機器人技術(shù)應(yīng)用及服務(wù)”兩大領(lǐng)域，2008年后逐漸分清主次。2008—2014年，以及 2014年至今，智能機器人“機器人技術(shù)應(yīng)用及服務(wù)”領(lǐng)域研究成為持續(xù)熱點領(lǐng)域?？傮w來看，智能機器人研究多集中于“機器人機構(gòu)及配件技術(shù)”“機器人技術(shù)應(yīng)用及服務(wù)”，論文數(shù)量呈迅速增長趨勢，表明該領(lǐng)域在智能機器人研究方面的關(guān)注度極高，是智能機器人長期熱點研究領(lǐng)域。相反，機器人智能技術(shù)方面，作為智能機器人研究三大核心構(gòu)成，論文數(shù)量相對較少，增長緩慢，與智能機器人熱點研究形成鮮明對比。

圖2 論文研究領(lǐng)域分布Fig.2 Distribution of research areas

對近3年論文領(lǐng)域增長進行細化統(tǒng)計（見圖3）發(fā)現(xiàn)，機器人應(yīng)用及服務(wù)領(lǐng)域研究增長 34.3%，高于機器人智能技術(shù)（增長 32.9%）和結(jié)構(gòu)及零部件領(lǐng)域（增長 28.6%），機器人應(yīng)用及服務(wù)領(lǐng)域研究為國際主要研究熱點。

圖3 智能機器人熱點分析Fig.3 Analysis of smart robot hotspot

2 智能機器人主要發(fā)展國家對比研究

2.1 國家論文數(shù)量統(tǒng)計分析

通過統(tǒng)計 2017年前各國已登載的智能機器人領(lǐng)域論文，數(shù)量上中國 22480篇、美國18468篇、日本 9807篇、韓國 6826篇、德國 6104篇、意大利3928篇（見圖 4）。中國和美國在論文數(shù)量上形成第一梯隊，發(fā)揮著主導(dǎo)作用，中國目前總數(shù)為全球第一，論文增長率為世界第一。

圖4 各國論文走勢Fig.4 Trends in national papers

2.2 論文作者機構(gòu)統(tǒng)計分析

表1為2011—2016年機構(gòu)作者論文數(shù)量統(tǒng)計，排名依次為中國科學(xué)院、哈爾濱理工大學(xué)、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)，法國國家科學(xué)研究中心，美國加州大學(xué)、哈佛大學(xué)、佛羅里達大學(xué)，韓國延世大學(xué)，印度理工學(xué)院。通過統(tǒng)計可見，中科院、法國國家科學(xué)研究中心、美國加州大學(xué)作為世界智能機器人重點機構(gòu)，實力遙遙領(lǐng)先其他機構(gòu)，但結(jié)合機構(gòu)數(shù)量來看，高水平機構(gòu)多集中于中美兩國，且以院校為主。

同發(fā)文量相比，論文研究領(lǐng)域文獻中被引用次數(shù)能夠更好地反映其對本學(xué)科的影響力，直觀表現(xiàn)研究成果的受關(guān)注程度，從而表現(xiàn)作者機構(gòu)對該領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展影響程度。

2.3 論文研究內(nèi)容側(cè)重分析

機構(gòu)發(fā)布論文內(nèi)容聚類統(tǒng)計（見圖5）：我國研究機構(gòu)在智能機器人研究方面?zhèn)戎赜跈C器人智能技術(shù)發(fā)展方面，其次為機器人應(yīng)用及服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，機器人結(jié)構(gòu)及零部件方面較弱；美國相對較為均衡，各領(lǐng)域論文數(shù)量和差距較??；法國、印度側(cè)重機器人智能技術(shù)領(lǐng)域較多；韓國與國際趨勢同步，多集中于機器人應(yīng)用及服務(wù)技術(shù)。

3 文獻研究

美國依托強大學(xué)科優(yōu)勢及天使投資機制，扶持國內(nèi)企業(yè)發(fā)展，使得企業(yè)可以專注技術(shù)發(fā)展，谷歌、亞馬遜等一眾美國企業(yè)牢牢掌控智能機器人核心智能技術(shù)，特別是機器人傳感部件制造領(lǐng)域。歐盟智能機器人研究中多專注于智能機器人的高堅固性、可靠性方面。日本在零部件技術(shù)方面仍保持較高水平，特別是電機及減速器精密制造技術(shù)方面，處于世界領(lǐng)先地位。韓國高水平多體現(xiàn)于教育機器人領(lǐng)域。

表1 全球智能機器人論文及引用對比Tab.1 Comparison of global intelligent robot papers and references

圖5 智能機器人論文研究內(nèi)容分布Fig.5 Research distribution of intelligent robot papers

4 啟 示

我國智能機器人發(fā)展起步較晚，但發(fā)展較快，無論從論文數(shù)量還是論文影響力方面都能達到與美國平等水平，但是鑒于智能機器人的綜合性，我國和美國還是存在較大差距，主要體現(xiàn)在：①我國智能機器人研究機構(gòu)間存在較大差距，區(qū)域研究水平不夠均衡。②智能機器人研發(fā)體系整體性不足。

隨著人工智能及信息通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機器人未來還將涉足更多產(chǎn)業(yè)及國家安全領(lǐng)域，是國家核心競爭力的重要組成。詳細了解世界各國機器人技術(shù)真實發(fā)展水平，客觀評價本國發(fā)展現(xiàn)狀，對未來搶占智能機器人優(yōu)勢地位具有重要意義。