人工智能机器人的崛起研究报告：物理AI时代开启

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⼈⼯智能机器⼈的崛起 物理⼈⼯智能即将到来 花旗全球展望与解决⽅案 2024年12⽉ 花旗是全球最⼤的⾦融机构之⼀，在所有主要成熟和新兴市场开展业务。在这些世界市场上，我们的员⼯进⾏着持续的多学科对话 - 获取信息，分析数据，制 定⻅解和提出建议。作为我们的⾸要思想引领产品，花旗全球展望旨在帮助我们的读者应对全球经济⾯临的最具挑战性的问题，并预测⼀个快速变化且相互关 联的世界中的未来主题和趋势。花旗全球展望汇集了我们全球对话的最佳要素，并整合了我公司各个⾼级专业⼈员的思想领导⼒。本⽂不是研究报告，也不构 成对投资的建议或要约购买或出售任何⾦融⼯具。有关花旗全球展望的更多信息，请访问我们的⽹站www.citi.com/citigps。 Citi GPS: 全球观点与解决⽅案 2024年12⽉ Rob Garlick Wenyan Fei Tahmid Quddus Islam Citi全球洞察 技术负责⼈ & Citi全球洞察 创新 wenyan.fei@citi.com tahmid.quddus.islam@citi. 花旗全球洞察 com robert.j.garlick@citi.com Anjola Odunsi 花旗 全球洞察 Adam Spielman 健康未来主管 花旗 全球洞察 Martin Wilkie 欧 洲资本商品主管 花旗研究 anjola.odunsi@citi.com adam.spielman@citi.com martin.wilkie@citi.com Helen Krause 马修·莫法特 卡罗尔·吉布森 花旗 环球洞察 数据科学负责⼈ 花旗全球数据洞察 洞察 matthew.moffat@citi.com carol.gibson@citi.com 花旗全球数据洞察 helen.krause@citi.com 亚历克斯·⽶勒 全球产品经理 Anuj Gangahar Globa l Editor-in-Chief anuj.gangahar@citi.com alex.miller@citi.com 贡献者 Michael Brown CEO Skyline Rob otics Ben Reed Felix Zhang 创始⼈ 兼⾸席执⾏官 Pudu Robotics ⾸席营销官 Sanctuary AI Dr Harry Kloor 联合创 始⼈兼⾸席执⾏官 Beyo nd Imagination William Santana Li 主席兼⾸席执⾏官 Kn ightscope 公司 Aleksandra Faust 研 究主管 Google Deep Mind Ingmar Posner 应⽤ ⼈⼯智能教授 ⽜津⼤ 学⼯程学系 3 2024年12⽉ Citi GPS：全球展望与解决⽅案 AI机器⼈的崛起 物理⼈⼯智能即将到来 我们正在进⼊⼀个新时代，⼈⼯智能机器⼈和⼈形机器⼈将在我们周围移动。我们的分析 表明，到2035年，可能会有13亿个⼈⼯智能机器⼈，到2050年将达到40亿个。 英伟达CEO⻩仁勋最近表⽰“⼈⼯智能的下⼀波浪潮已经到来。 受物理⼈⼯智能驱动，机器⼈将彻底改变产业。1” 特斯拉CEO埃隆·⻢斯克表⽰，某种形式 的机器⼈市场——⼈形机器⼈——可能每年超过10亿台，我们最终将拥有的机器⼈数量将超过 ⼈类。2 这个新市场有3个主要推动因素: 1. 技术-多项技术进步，特别是⼈⼯智能（AI）的发展，已经显著改变了机器 ⼈的前景 2 经济-机器⼈可以解决劳动⼒短缺问题。随着⼈⼝⽼龄化和更为严格的移⺠政策加剧，短 缺问题变得更加棘⼿ 此外，对于功能强⼤的机器⼈来说，投资回报周期相对于⼈类的吸引⼒越来越⼤。劳动 ⼒在全球国内⽣产总值中占⽐超过50%。因此，市场机会可能是巨⼤的 3 改善-技术进步使⼈们摆脱了单调的任务，增加了休闲时间。继续这⼀趋势，⼈⼯智能机 器⼈将为⼈们提供机器⼈清洁⼯、管家、司机、助⼿和护理⼈员等服务 通过分析这些动因，本报告分为3个主要部分： 1 技术-我们在第1章突出了9个变⾰。其中最重要的变⾰来⾃⼈⼯智能的进步，使 机器⼈可以看、学、动、说话、将指令转化为代码然后执⾏。最近才有了多模 式⼈⼯智能使所有这些元素相互配合。⼈⼯智能逐渐具有具体形体和物理⾝体 。在此过程中，灵巧性也在不断提升。⼀些机器⼈现在能穿针引线或缝合⽟⽶ 粒。机器⼈正在由理论⾛向现实，由⽆⽤变得有⽤ 2 ⽤例-静态机器⼈也在增⻓，但本报告的重点是在AI- 启⽤移动的机器⼈。第2-8章探讨了AI机器⼈的潜在⽤例，从清洁、驾驶、交 付，到⼯业、建筑、零售、酒店和护理领域的使⽤。我们对9个⽤例领域的专 有分析预测到2050年将有41亿个机器⼈。对于⼀个⽤例，⼈形机器⼈，我们 进⼀步将其分为7个领域。我们的⽅法论将在下⽂中进⾏总结。 3. 挑战 - 第10章探讨了值得关注、辩论和解决的12个挑战。 和解决⽅案。 尽管存在挑战，但我们得出结论：⼀个巨⼤的新市场正在形成（⾮⼈类），AI机器⼈将如约 ⽽⾄。 1 NVIDIA CEO Jensen Huang在2024年台北国际电脑展的主题演讲 2 彭博科技 - 伊隆·⻢斯克表⽰，到2040年机器⼈的数量将超过⼈类 © 2024 花旗集团 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Hourly wage AI机器⼈的崛起 物理人工智能即将来袭 我们预测到2035年时，将有13亿台AI机器⼈在我们周围移动，到2050年将达到40亿台。这其中的三个主要推动因素将是技术、经济和改善。以下是⼀些关于机器⼈崛 起的数字。 机器人单位数量（以百万计）按类型预测 来源：花旗经济研究部 2024 2025 2030 2035 2050 CAGR ⾃动驾驶汽⻋ 27 34 126 380 1,858 17.4% 国内清洁机器⼈ 286 326 541 793 1,188 5.3% ⼈形 0 0 1 13 648 60.7% AGV与AMR 2 3 9 28 181 17.7% ⽆⼈机 37 40 54 73 149 5.4% 关爱机器⼈ 0 1 6 18 71 20.0% 商⽤清洁机器⼈ 1 2 6 14 25 10.6% ⻝品和杂货送货机器⼈ 0 0 4 11 19 19.2% ⻝品服务机器⼈ 0 0 3 10 15 17.2% 照顾重叠 0 0 (1) (5) (18) 总计 354 405 749 1,337 4,136 9.7% 人形回收期灵敏度表（单位：周） ⼈形价格（美元） 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 7.25 21.6 28.7 35.9 43.1 50.3 16.00 9.8 13.0 16.3 19.5 22.8 28.00 5.6 7.4 9.3 11.2 13.0 41.00 3.8 5.1 6.4 7.6 8.9 按类型预测的机器人单位编号 来源: Citi GPS 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 ⾃动驾驶⻋辆 家⽤清洁机器⼈ ⼈形机器⼈ AGV和AMR ⽆⼈机 护理机器⼈ 商业清洁机器⼈ ⻝品和杂货配送机器⼈ 餐饮服务机器⼈ © 2024花旗集团 5 Citi GPS: 全球视⻆与解决⽅案 2024年12⽉ 内容 摘要与分析 6 技术进步 10 清洁与维护 19 交通运输 29 ⼈形机器⼈ 35 ⼯业 42 服务机器⼈ 45 医疗保健 51 安全、安全和军事 56 资本/专利 62 挑战 68 结论 78 相关阅读 79 © 2024 花旗集团 6 花旗GPS：全球视野与解决⽅案 2024年12⽉ 摘要与分析 AI并⾮新领域（1950年代）。机器⼈也并⾮新事物（1960年代）。能移动的AI机器⼈是新兴领域。 过去⼗年中，⼈⼯智能⽅⾯取得了⻓⾜进步，使机器⼈能够看、动、说、学习和执⾏动 作。本报告第1章介绍了其中9项技术进步。第2-8章讨论了AI机器⼈的不同⽤例和发展。 可以说，最复杂的领域之⼀是⾃动驾驶⻋辆（AVs），因为AV以每⼩时70英⾥的 速度⾏驶⽽⽆需监督存在很⾼⻛险，导致监管批准进展缓慢是可以理解的。现在这 ⼀情况正在改变。Waymo每周进⾏10万次AV乘⻋。其他试验和批准也正在进⾏中 ，有机会减少死亡⼈数（每年有140万⼈死于⻋祸），增加⽆法驾驶的⼈的出⾏机 会，以及解放⼈们的时间。我们的分析指出到2050年估计将有18亿辆AV。 AV⽬前⾮常昂贵。在价格和⻛险谱的另⼀端，AI智能机器⼈吸尘器已经在美国的20 %家庭和中国的9%家庭中活动。我们的分析显⽰到2050年将有12亿台家庭和2500 万台商业清洁机器⼈。 最新的机器⼈类别是⼈形机器⼈。这些机器⼈旨在适应⼈造环境，并在许多任务中提供多样性。在评估⼈形机器⼈的机会时， 我们⾸先在⼯业领域（即制造和仓储）看到最⼤潜⼒，然后是在家庭中。我们在家庭中看到的主要功能是清洁和照料。虽然这 个新领域需要时间建设，但我们预计到2050年将有6.48亿台单位和⼀个价值7万亿美元的⼈形机器⼈市场。 制造和仓库），然后是家庭。我们在家庭中看到的主要功能是清洁和照顾。尽管这个新⾏业需 要时间来建设，但我们预计到2050年将有6.48亿台机器⼈和⼀个价值7万亿美元的⼈形机器⼈ 市场。 本报告的⼀个⽬标是尝试估算AI机器⼈的不同市场机会规模。分析的结论如下。已 进⾏调整以消除在护理⾏业使⽤的机器⼈和在⽼年⼈家中协助护理的类⼈机器⼈的 重复计数。 本报告还列举了在该领域活跃的⼏家公司，作为⾏动中使⽤案例的⽰例。 3 https://waymo.com/about/ © 2024 花旗集团 7 Citi GPS: 全球观点与解决⽅案 2024年12⽉ 图1.按类型预测的机器人单位数量（百万） 来源：Citi GPS 我们的⽅法包括估计覆盖全球⼤部分地区的三个地区（发达地区、不发达地区、 最不发达地区）市场总规模，然后为每种⽤例和每个地区应⽤不同的渗透率。 我们假设不发达市场的渗透率是发达地区的⼀半，最不发达地区的渗透率是不发达市 场的⼀半。我们分析了每个地区的数据直⾄2050年。 我们认识到增补与替代的担忧既不⼀致也不直接。例如，AVs可能会替代⼀些驾驶 职业（例如出租⻋），但⼀些驾驶职业涉及其他任务/服务（例如配送）。 配送）。 采⽤和渗透率将基于经济情况⽽变化。我们发现清洁领域的机会看起来很⼤（表1中 显⽰的1188万个清洁机器⼈预测表明清洁领域的采⽤机会是巨⼤的）。当看到类⼈ 机器⼈时，令⼈惊讶的是与美国最低⼯资标准（7.25美元）对⽐时收回期似乎⾮常 短，在加利福尼亚 （$16.00），与⼯⼚⼯⼈（美国平均$28）或护⼠（$41.00）相⽐，如下图所⽰4 图2。人形回本期敏感性表（按周计算） 来源：花旗环球 4 ⼈⼯智能机器⼈的崛起 - ⼈形机器⼈正在逼近您 © 2024 花旗集团 8 Citi GPS：全球视⻆与解决⽅案 2024年12⽉ 我们估计到2050年，在发达地区的⼯业设定中，⼈形机器⼈的渗透率将达到30％ / 2 0％ / 10％，较少发达和最不发达地区将分别为22％ / 11％ / 5％。我们的家庭估计受 到80岁以上的⽼年⼈⼝数量和有清洁⼯的影响。考虑到护理和清洁机器⼈可能会惠 及其他许多⼈，我们的渗透率假设可能过低。 我们还注意到，我们尚未分析⼏个潜在的巨⼤市场——如军事、安全、教育、农业。 虽然预计对⼤多数发达地区采⽤率将会更⾼，但我们认为到2050年，较不发达地区 由于其⼈⼝规模和劳动⼒市场规模的原因，将占整体市场的相当⼤部分。下图显⽰ ，到2050年，较不发达地区将占⼈形机器⼈市场的三分之⼆。 图3.按发展组别细分的人形机器人分析（单位：百万） 来源：Citi GPS 我们还注意到，亚洲对机器⼈的⻛险投资正在增加，根据专利数据，机器⼈创新在亚 洲蓬勃发展。美国可能在⼈⼯智能领域处于领先地位，但我们的专有分析显⽰，过去 20年中国占了所有机器⼈专利的78％。 ⾕歌⾸席经济学家哈尔·⽡⾥安曾经说过：“预测未来的⼀种简单⽅法就是看看富⼈ 今天拥有什么。”在以前的⼏代⼈中，这些包括⾃来⽔、冲⽔⻢桶、汽⻋、洗⾐机 、中等教育或点播⾳乐。正如我们在去年的AI助⼿报告中讨论的那样，⼈⼯智能可 以为许多⼈带来个⼈助理、教练、⽆限耐⼼的教育导师和健康教练。正如本报告中 所提到的，AI机器⼈也可以为⼈们提供清洁⼯、男仆、司机和照顾者。在适当的成 本、能⼒和监管条件下，对这些服务的需求可能会⾮常⼤。 最近⽣成式⼈⼯智能的进展正指向认知任务或按需创作艺术。许多⼈真正想要的是 在⽇常任务，如清洁⽅⾯获得帮助，以便能够更多地思考、创作艺术和休闲。⼈⼯ 智能机器⼈可以帮助实现这种乌托邦⻆度。 当然，⼈们对机器⼈取代⼯作的更加悲观担忧，正如在挑战章节中讨论的那样。然 ⽽，本报告的副标题‘AI-机器⼈正在追踪你’则是在暗⽰另⼀个潜在结果。⼈⼯智 能从您的数据中获取信息，学到的越多就能为您提供更多价值。专有数据是竞争优 势。个性化AI机器⼈助⼿可能也是如此。在过去30年间，⼤多数数字化企业的证据 表明 5 ⼈⼯智能机器⼈的崛起- humanoid正在追踪你 [1] https://www.ft.com/content/4329a987-9256-3059-b36f-1aba9338b800 © 2024 花旗集团 9 Citi GPS：全球展望与解决⽅案 2024 年 12 ⽉ 市场份额的竞争已成为取胜即拥有⼤部分份额的经济形势。如果这种情况发⽣在⼈⼯智 能机器⼈领域，将加速采⽤。 当我们将这⼀数据点加⼊技术、经济和改善动⼒因素时，我们相信‘⼈⼯智能机器 ⼈正在接近你’。因此，我们预计到 2050 年，将有 40 亿台⼈⼯智能机器⼈在我们 周围活动。这⼀结论如下图所⽰，并在本报告中有更详细说明。 图 4. 类型预测的机器人单位数量 来源：Citi GPS © 2024 花旗集团 10 Citi GPS：全球视⻆与解决⽅案 2024年12⽉ 技术进步 配备⼈⼯智能，机器⼈可以越来越好地在复杂环境中导航，做出⾃主决策，并适应 不断变化的条件，从⽽弥合⼈⼯智能和物理活动之间的鸿沟。 这种⼈⼯智能的实现将使机器⼈在制造业、医疗保健等⾏业承担越来越多的⻆⾊ ，将我们经常听到的软件进步转变为实际应⽤。 近年来，⼈⼯智能和相关技术的重⼤进步推动了下⼀代机器⼈的发展，将它们 转变为智能、⾃主的系统，以彻底改变各个领域。 我们在哪些领域看到了人工智能机器人的技术进步？ 近年来，机器⼈技术在稳健和坚固平台的可⽤性⽅⾯以及在能⼒⽅⾯都取得了快 速进展。像波⼠顿动⼒的Spot和ANYbotics的ANYmal这样的机器⼈已经发展成 为可靠、多功能的⼯具，现在⼴泛⽤于在具有挑战性的环境中进⾏检查、监视和 搜救。⽀持这种转变的控制、规划和机器学习⽅法的技术进步现在越来越多地被 应⽤到新⼀代⼈形机器⼈平台上。 Ingmar Posner 应⽤⼈⼯智能教授 ⼯程科学系 同样，机器学习在机器⼈技术领域的进步已经导致能够执⾏对⼯业和公共领域价值逐渐增 加的任务的能⼒强⼤的机器⼈操作器的出现。在操作和灵巧性⽅⾯取得了稳定的进展，虽 然还远未解决，但能⼒的进步使得移动机器⼈操纵迅速成为即将到来的关键领域。⼤规模 语⾔模型的出现有望填补⼈⼯智能中⼀个基础性挑战，即常识和常规知识的获取。尽管⽬ 前这些模型缺乏明确的推理能⼒，但它们已经可以作为机器⼈感知，⾏动和交互的⽀柱。 ⽜津⼤学 ⼈⼯智能：常识和⼀般知识的获取。尽管⽬前这些模型缺乏明确的推理能⼒，但 它们已经可以作为机器⼈感知，⾏动和交互的⽀柱。 展望未来3-5年，您对技术进步的哪些领域最乐观或最悲观？ ⼈形机器⼈硬件的快速发展毫⽆疑问将继续进⾏，尽管⽬前尚不清楚在这段时间 内这些系统将在多⼤程度上能够发展超出基本能⼒，如运动和拾取任务等。赋予 ⼤型预训练模型明确推理能⼒仍然是⼈⼯智能领域的⼀个前沿，将为机器⼈技术 的⼴泛部署打开⼤⻔，在那⾥代理⼈在物理世界中⾏动和交互。模型⼤⼩以及模 型在训练和推理中的能源消耗在将最新的⼤型模型部署到机器⼈技术中时仍然是 主要瓶颈之⼀，因为系统通常具有资源约束。我期待在这些领域看到更多激动⼈ ⼼的发展。我是⼀位技术爱好者，我相信机器⼈技术，机器学习和⼈⼯智能等技 术有望帮助我们解决当今⼀些最紧迫的挑战。然⽽，这项技术被⽤于对社会有害 的⽬的，如信息误导和战争，仍然是⼀个重⼤关切。要将这⼀最新技术⾰命转变 为我们所有⼈的成功，需要技术开发⼈员、⽴法者和整个社会共同努⼒。 © 2024 花旗集团 本报告来源于三个皮匠报告站（www.sgpjbg.com）,由用户Id:349461下载,文档Id:402623,下载日期:2025-01-17 11 Citi GPS:全球视⻆与解决⽅案 2024年12⽉ 1.基础模型 强化学习是机器学习的⼀个领域，允许AI模型学习如何做出决策，通常是在新的和动态 的环境中。 2017年由Google引⼊的“transformer”架构的出现，“ 为AI领域带来了⾰命性的变⾰，并且有望为机器⼈技术做出相同的贡献。它代表了AI 系统设计和训练⽅式的根本变⾰。 transformer 不依赖于带标签的数据集，可以从⾮结构化和⽆标签的数据中学习，使其更 加多功能且强⼤。 这⼀创新使得AI模型能够迅速扩展，这些模型的规模在不到5年的时间⾥增加了32000倍 。 如Bommasani等⼈（2021年）定义的基础模型是“在⼴泛数据（通常使⽤规模上的 ⾃我监督）上训练的任何模型，可以适应（例如，微调）各种下游任务”。 图5。人工智能的故事是一个不断增长和同质化的过程 来源：关于基础模型的机会和⻛险 基础模型对机器⼈的影响深远。它们可以接收任务描述，将其转换为可执⾏代码，然后通过机 器⼈将其转化为物理动作。这种能⼒可以使更多⼈接触到先进的机器⼈技术。 2。多模态性 多模态性涉及整合各种⼈⼯智能技术，以增强机器⼈感知、解释和与环境互动的能 ⼒。这种⽅法涉及不同⼈⼯智能能⼒的融合。这种融合⼤于各部分之和，解决了早 期模型的局限，这些模型通常独⽴运⾏。多模态⼈⼯智能使机器⼈能够更全⾯地理 解其环境并完成更复杂的任务。 © 2024 花旗集团 12 Citi GPS: 全球视⻆与解决⽅案 2024年12⽉ 图6. 人工智能的故事是逐渐出现和同质化的 来源：关于基础模型的机遇与⻛险 ⼈⼯智能中的多模态概念在过去⼀年中得到了极⼤的主流关注，随着OpenAI的G PT-4和Google的Gemini等先进模型的开发。 早期的⾃然语⾔处理（NLP）模型经常在上下⽂⽅⾯遇到困难，导致句⼦缺乏 连贯性和微妙之处。这在开发能够理解并回应复杂指令或进⾏有意义互动的机 器⼈时是⼀个重要障碍。 2020年，OpenAI的GPT-3在各种语⾔任务中的⼈类⽔平表现上