具身智能 50 年:从 Shakey 到 Figure 01 的机器人进化史

"具身智能"(Embodied AI)指让 AI 拥有物理身体、与真实世界交互的能力。从 1960 年代 Stanford 的 Shakey 机器人开始,人类就在尝试让机器"看见、思考、行动"。50 年间,这条路径走过了专家系统、行为主义、强化学习、基础模型四个范式,最终在 2020 年代迎来大爆发——Figure 01、Optimus、Apptronik 等明星产品相继问世。

一、1966-1980:摇摇晃晃的婴儿期

具身智能的起点是 1966 年 Stanford Research Institute(SRI)的 Shakey 机器人——这是历史上第一个能用 AI 自主导航、规划任务的移动机器人。Shakey 装有电视摄像机、测距仪和碰撞传感器,能在简单环境里识别物体、规划路径、执行”把箱子从 A 推到 B”这样的指令。

但 Shakey 慢得离谱——完成一个简单动作可能需要数小时计算。原因在于当时的 AI 是基于符号推理的 STRIPS 规划系统,每一步都要逻辑演绎。1969 年的经典论文《Shakey the Robot》详细记录了这一过程,成为 AI 史上的重要里程碑。

同期,MIT 的 Marvin Minsky 也在做”复制人手”的尝试。1970 年代初,MIT AI 实验室的机械手研究小组(Marc Raibert 早期工作的雏形)开始探索机器人抓取与操控。这一时期最重要的洞察是:”手”和”眼”必须协同——单纯的视觉识别或单纯的机械控制都无法完成真实任务。

1979 年,Stanford Cart 自主车完成了横穿房间的实验,这是第一个用立体视觉导航的机器人系统。它展示了”感知-行动”闭环的可行性,也为后来的自动驾驶研究埋下种子。

二、1980s-1990s:行为主义与波士顿动力

1980 年代,AI 编程的专家系统浪潮也波及机器人领域。但 1986 年,MIT 的 Rodney Brooks 发表经典论文《大象不下棋》(Elephants Don’t Play Chess),提出完全不同的思路——他认为应该抛弃符号 AI,从底层行为开始构建机器人,像昆虫一样从简单反应逐步进化到复杂智能。

这一思想催生了”行为机器人学”(Behavior-based Robotics)。Brooks 自己做了一系列标志性机器人:Allen(1987)、Herbert(1988)、Genghis(1989)——这些机器人没有中央规划器,而是由多个并行行为模块(如避障、跟踪、聚集)协同工作。

1989 年,Brooks 联合创始人之一的 Marc Raibert 离开 MIT,创办了 Boston Dynamics。这家公司后来成为机器人领域最具影响力的名字之一,但 Raibert 最初的研究方向是跳跃机器人——1980 年代他在 MIT 做出了第一个能单腿跳跃的 3D 平衡机器人。

1990 年代,机器人开始走向实用。1996 年,Honda 公布了 P2 步行机器人——这是第一个能稳定双足行走的类人机器人。Honda 用了 10 年秘密研发,最终在 2000 年发布 Asimo,成为人形机器人商业化的标志。

同期,Stanford 的 Victor Scheinman 发明了 PUMA 机械臂,这一发明成为后来全球工业机器人(如 KUKA、ABB)的原型。1973 年就诞生的 PUMA 到 1990 年代已是汽车装配线上的标准设备。

三、2000s-2010s:自动驾驶与强化学习复兴

2000 年代,具身智能最显著的进展在自动驾驶。2004-2007 年,DARPA 举办了三届 Grand Challenge——这是自动驾驶领域的”登月计划”。第一届全军覆没,第二届 Stanley 夺冠(Stanford,2005),第三届 Urban Challenge 在城市环境完成(CMU Tartan Racing,2007)。这些挑战直接孵化出 Google 自驾项目(2009,后来的 Waymo)、特斯拉 Autopilot(2014+)等产业成果。

2005 年后,强化学习开始在机器人领域复兴。2013 年,DeepMind 发表《Playing Atari with Deep RL》,证明深度强化学习能从零开始学会玩 Atari 游戏。2015 年,DeepMind 的 AlphaGo 击败人类围棋冠军,背后的”策略网络+价值网络”双网络架构直接被移植到机器人控制——这成为后来机器人学习的基础方法论。

2017-2019 年,机器人学习进入 sim-to-real 时代。研究者先用物理仿真(如 MuJoCo、PyBullet)训练机器人策略,再迁移到真实硬件——这大幅降低了训练成本。2018 年,OpenAI 发布 Dactyl,展示了机械手在仿真中学会翻魔方(虽然训练算力巨大)。

2019 年,CoRL(Conference on Robot Learning)首次举办,标志着机器人学习成为 AI 主流研究方向之一。

四、2020-2023:基础模型与具身智能爆发

2020 年代初,Transformer 架构横扫 NLP 和 CV,机器人领域也开始把基础模型用于操控任务。2022 年,Google 发布 RT-1(Robotics Transformer 1),证明用大规模机器人轨迹数据训练的 Transformer 能学会通用操控策略。

2022-2023 年,具身智能迎来三件标志性事件:

  • 2022 年 9 月,特斯拉在 AI Day 公布 Optimus(擎天柱)人形机器人原型
  • 2022 年 10 月,波士顿动力 Atlas 完成高难度跑酷视频(跳箱、跑酷)
  • 2023 年 5 月,Figure AI 拿到 7000 万美元融资,发布 Figure 01 概念视频

Figure 01 是这一波浪潮的典型代表。它由 Brett Adcock 创办的 Figure AI 公司开发,目标是”通用人形机器人”,能在工厂、家居场景执行任务。Figure 01 用 OpenAI 的 GPT 模型作为”大脑”,用自研的端到端神经网络控制”小脑”。

与此同时,1X Technologies(挪威,原 Halodi Robotics)发布 NEO Beta,Apptronik(奥斯汀)发布 Apollo——整个人形机器人赛道在 2023 年融资金额突破 20 亿美元。

五、2024-2026:量产与商业化竞争

2024 年,具身智能进入”量产元年”。Figure AI 在 1 月获得英伟达、微软、OpenAI 等 6.75 亿美元投资,估值达到 26 亿美元。2 月,Figure 01 在 BMW 工厂完成首次真实部署演示。8 月,Figure 02 发布,外观更接近商用形态。

同期竞争白热化:

  • Tesla Optimus 2024 年开始在特斯拉超级工厂内部署执行简单搬运任务
  • Apptronik Apollo 与奔驰达成合作,在工厂测试
  • 1X NEO 拿到瑞典最大养老基金投资,主攻家庭场景
  • 宇树科技(Unitree)发布 H1,售价 9 万美元,成为最便宜的”可买”人形机器人

2025 年关键突破是”基础模型 + 机器人”的深度融合。Google DeepMind 发布 RT-2、RT-H 等新一代机器人模型,能直接用互联网规模视觉-语言数据预训练,再在机器人轨迹数据上微调——这彻底打破了”机器人必须靠昂贵遥操作数据训练”的瓶颈。

中国具身智能产业也快速崛起。2025 年,宇树 H1、智元 A1、银河通用 Galbot 等本土人形机器人相继发布。小鹏 IronX、奇瑞 Mornine、比亚迪等车企也宣布自研人形机器人计划。

六、未来:通用物理智能的临界点

到 2026 年,具身智能站在”通用物理智能”的临界点上。Figure、Apptronik、Tesla、1X 等头部企业的人形机器人已进入工厂实测阶段。但真正的拐点还没到——目前的机器人只能执行高度结构化的任务,离”通用家务助手”还有距离。

短期看,2026-2027 年的瓶颈是”数据”。人形机器人需要海量真实场景的轨迹数据,但采集成本极高。中期看,多家头部公司正在搭建”机器人大数据工厂”(如 Tesla 的 Dojo 数据收集),预计 2027-2028 年会出现数据拐点。长期看,具身智能可能成为继大语言模型之后,下一个 AGI 的关键拼图。

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