A16z:美國不能輸掉機器人競賽

來源:Martin Casado,a16z合伙人;Anne Neuberger,前副國家安全顧問、現a16z高級顧問;編譯:金色財經

中國做到不可能

AI正在重塑全球軟實力和硬實力。 值得稱道的是,美國在軟實力方面已率先領先。 領先的LLM採用西方文本進行訓練,全球訓練和推理領域仍由美國公司主導,而且我們在全部Token生成市場份額的競爭中處於領先地位。

但就目前情況而言,中國在AI的硬實力--機器人技術--方面遙遙領先。 隨著AI領域持續取得令人難以置信的進步,我們開始看到智能嵌入到物理世界中--最終將誕生能夠執行各種任務的通用機器人,涵蓋從製造業到服務業再到國防的各個領域。 這將重新定義我們社會的方方面面,重塑日常生活。 押注於這一未來的國家是中國,而不是美國。

自中國政府發布「中國製造2025」戰略以來的十年間,中國企業的人均機器人密度已遠遠超過世界其他地區。 2021年,中國超越了美國, 2024年又超越了以自動化著稱的日本和德國,並將很快超越僅存的競爭對手新加坡和韓國。 中國迅速成為世界機器人強國。 像智能手機和汽車製造商小米這樣的完全自主的「黑燈工廠」,在完全黑暗的環境中運行,無人值守。

中國成功做到了我們曾經認為不可能的事情。 僅僅十年前,我們還嘲笑「中國可以抄襲,但不會創新」,後來我們將其修正為「他們可以創新,但不會製造上游的高精度工具」。 或許我們不應該如此安心,因為中國企業在一個又一個行業中都勝過世界其他地區--從太陽能光伏(中國境外的競爭對手幾乎被徹底擊敗)到5G(5G的全球部署對中國國產龍頭企業華為來說是一個巨大的成功)。 如今,同樣的模式正在機器人技術領域上演。 中國已經構建了一套主導戰略產業的策略,並利用這套策略成為了機器人超級大國。

如今,中國本土企業能夠設計和製造諧波減速器(harmonic reducers)等精密零部件,質量具有競爭力,價格更低,而且--最重要的是--與客戶在製造業超級集群中共置。 這才是最應該讓西方感到恐懼的部分。 如此多的機器人工具製造商、裝配商和客戶聚集在深圳或上海等節點,正是通過這種方式,新的組合用例得以發現,製造序列得以圍繞新潛力進行優化,企業也因此能夠開發西方完全不了解的先進工藝知識。 幾年後,中國企業將生產出我們無法複製的零部件--不僅成本低廉,而且成本極低。 這與過去的情況有相似之處。 20世紀70年代,日本以豐田的精益生產方式、即時庫存和持續改進以消除浪費的理念震驚了世界。 最初被忽視的日本汽車製造商,到了20世紀80年代,已經超越了美國和歐洲巨頭,重塑了全球汽車行業。 如果我們不採取行動來避免這種情況,這將會是另一個豐田時刻,但規模要大得多。

如果我們不盡快採取行動,美國將難以迎頭趕上:我們正進入一個複合改進期,這可能會使中國的優勢變得幾乎不可逾越。 與LLM 一樣,訓練先進的機器人系統需要互聯網規模的預訓練數據,同時還需藉助強化學習來訓練通用策略 -- 這類策略需能在環境、感知和任務存在多種偏差的情況下進行推理。 隨著來自現實世界部署的數據上線,擁有更多機器人的國家將獲得飛輪動力;更多的部署意味著更多高質量的數據,這將為進一步的部署提供保障。 美國並未完全出局,我們在AI軟件方面的領先地位還將延續:像世界實驗室 (World Labs)這樣的美國公司正處於構建前沿模型,這些模型可以讓機器人推理三維空間。 但隨著這些能力的成熟,現實世界中的行動--從電子裝配中將線束穿過底盤路徑到簡單的洗衣--將釋放通用機器人技術的經濟和戰略前景。

微米公差

為了了解中國過去幾年取得的成就,我們來談談諧波減速器--一個看似簡單的製造零件,但製造起來卻非常困難。

諧波減速器是一種齒輪系統,外形類似於套筒中的肩部或肘部。 它們將旋轉能量從一端(通常由電動機提供高速動力)傳輸到低速、高扭矩的齒輪裝置中。 其工作原理是,通過偏置彼此略微偏移的內外齒圈,並在內側配備一個旋轉的橢圓形部件。 當由電動機驅動時,會產生波形,以高齒輪比和高扭矩緩慢驅動外套筒--適用於包括人形機器人在內的多種機器人應用。

製造這些工具的挑戰在於它們對加工和操作過程中的微小變形非常敏感。 為了確保它們能夠正常工作,必須以低成本製造出微米級的精度。 當這些套筒串聯成具有多個自由度的系統時,例如機器人手指、手或肢體上的多個關節,則需要更高的精度。 要以合理的成本實現人手的力量和靈活性,需要真正的卓越製造。

製造諧波減速器所需的精度遠遠超出了大多數機械車間的能力範圍。 歷史上,生產一直由高度專業化的德國和日本製造商主導:日本住友公司和德日合資公司Harmonic Drive是該領域的兩大主導者,合計占據全球95%的市場份額。 但在過去幾年中,他們面臨著來自中國新進入者的日益激烈的競爭。 一家名為Green Harmonic(綠的諧波)的公司位於上海附近的蘇州市,其諧波減速器性能可與住友和Harmonic Drive的產品相媲美,但價格卻便宜了約30%到50%。 Green Harmonic目前在中國擁有超過30%的市場份額,並且很快將目光投向海外。 在未來幾年,我們可以預見,像Harmonic Drive這樣的公司將迎來「豐田時刻」,這將具有重大的戰略意義:無數中國企業將廉價、可靠的製造轉化為全球市場份額,並最終將競爭對手擠出市場。

諧波減速器只是機器人硬件堆棧的一個典型示例。 打造一個功能齊全的機器人需要各種各樣的其他小型組件--確保關節平穩旋轉的精密軸承、在子系統之間傳輸電源和信號的定製印刷電路板、在高振動環境中保持可靠通信的專用連接器、提供毫米級精度位置反饋的微型編碼器、嵌入指尖用於精細操作的力敏電阻、可精確追蹤角度變化的慣性測量單元、具有復雜電流控制算法的伺服電機、用於防止緊密封裝的電子設備之間電磁干擾的屏蔽層、用於散熱高性能處理器的熱界面材料,以及無數的緊固件、墊圈和保護外殼,這些部件的設計都是為了承受實際操作中的機械應力。 每個組件都必須經過精心挑選,不僅要考慮其各自的性能特點,還要考慮其與更廣泛系統的集成方式:單點故障就可能導致複雜的機器人完全無法運行。

從控制器製造商新松(Siasun)和埃斯頓(Estun),到扭矩傳感器製造商中航機電(AVIC Electromechanical),中國企業正在迅速進入機器人市場,並開始贏得該系統各個部件的市場。 這些公司以及無數其他公司共同構成了一個成熟完善的生態系統,使得中國企業能夠本地採購幾乎整套機器人--不僅在中國國內,而且在像深圳這樣的大型產業集群內。

如今,中國本土製造商及其供應商貢獻著實現機器人夢想所需的所有零部件,並不斷相互學習。 中國初創公司宇樹機器人憑藉其價格低廉、高度先進的機器人俘獲了全球的目光--敏捷且集成LLM的機器狗售價低至1600美元,人形機器人售價5900美元。 這些成本將持續下降;機器狗也將變得越來越強大,能力也越來越強。

西方如何在「開放vs.封閉」的較量中失敗

中國是如何如此迅速地與全球前沿接軌的? 與中國工業部門的其他領域一樣,國家補貼也起到了推波助瀾的作用。 許多中國城市為機器人公司提供研發費用的全額稅收減免、豐厚的補貼和優惠的企業所得稅稅率。 儘管中國對電動汽車或電池等其他戰略性行業的國家支持力度遠大於對機器人行業的支持,但這些累積的經濟援助無疑有助於國內產業的發展,並使中國市場對外部進入者保持壁壘。

但僅僅關注這些補貼卻忽略了最重要的部分。 中國機器人產業的蓬勃發展得益於中國市場提供的獨特優勢。 中國工業部門的規模提供了種類繁多的車間場景來訓練和強化機器人,而上海或深圳周邊密集的工業集聚區為供應鏈各個環節--從像Green Harmonic這樣的零部件供應商到像比亞迪這樣的終端用戶--提供了無限的共置和密切合作的機會。 中國工廠迅速採用新技術,並受益於超高速的數字基礎設施:它們現在是世界上聯網程度最高的工廠之一,配備了高清攝像頭和精密傳感器,通過低延遲的5G連接收集數據。 在中國工業的這一核心層級之下,還有大量低成本、高技能的勞動力,他們可以以幾乎世界其他任何地方都無法比擬的成本和速度生產出複雜的硬件。

最重要的是,所有這一切都發生在一個充滿活力、競爭激烈且開放的生態系統中:新企業和新技術不斷湧入,而監管壁壘卻遠不及其他國家。 市場規律的自然選擇迅速淘汰了缺乏競爭力的企業,使得像宇樹科技這樣崛起成為全球競爭者的企業躋身全球頂尖企業之列。 中國企業家或許在戰略領域享有國家支持,但更重要的是,他們受益於一個極具活力的開放市場的迅猛創新和激烈競爭。

美國之所以能夠贏得二十世紀的關鍵產業,原因與中國如今的制勝之道並無二致:充滿活力的開放市場,有時加上政府的戰略性支持,造就了一批劃時代的美國企業,釋放出巨大的經濟價值--從波音、洛克希德到IBM和英特爾。但如今,我們正在削弱我們的歷史性優勢。 我們不僅未能深思熟慮地更新那些為應對昔日挑戰而制定的法規--在我們面臨與中國展開全球競爭的前景之前--而且一些政策制定者還在忙於增加新的壁壘,例如對AI初創企業的行政要求,或在聯邦和州兩級提出限制性版權提案。 中國正在竭盡全力確保贏得未來的產業。 而美國卻並非如此。

我們知道這一切的結局

當Marc Andreessen寫下「軟件正在吞噬世界」這句話時,當時很少有人意識到,在多大程度上,所有企業都將變成軟件企業,所有組織都將變成軟件界面。 如今,同樣的事情正在現實世界中發生:機器人技術將徹底滲透到所有製造業,滲透到現實世界的每個角落。

但互聯網推動的變革發生在政府認識到創新益處並鼓勵寬松監管制度的背景下。 如今,這些變革將在美國監管嚴格的工作場所和工廠車間上演。 從無人機到人行道送貨機器人,我們所有領域都實行「許可優先」的監管制度,這意味著任何對機器人感興趣的公司都必須花費時間和金錢與律師打交道、申請許可證以及無休止的監管審批。 對於更成熟的企業來說,與工會達成的協議使自動化變得極其困難:碼頭工人工會多年來一直在與自動化作鬥爭,這導致美國港口成為世界上最慢、自動化程度最低、效率最低的港口之一。 簡而言之,我們並沒有做好獲勝的準備。

鑑於企業引入任何形式的自動化都極其困難,美國經濟的許多領域更多地被成本病和物價上漲而非生產率提高所定義也就不足為奇了。 1970年至2020年間,建築業勞動生產率下降了30%以上。 即使在通常情況下能夠抵禦成本病的製造業,美國的勞動生產率在過去15年裡也出現了下降。

美國沒有「黑燈工廠」。 最接近的是特斯拉的內華達超級工廠,其自動化程度達到 90%。 沒有其他主要製造商能與之匹敵。 由於我們高度嚴格的監管方式限制了機器人的需求和供應--初創公司難以製造機器人,企業也難以購買--美國機器人產業在全球的影響力很小。 美國沒有自給自足的機器人供應鏈。 美國有一些機器人公司,但它們幾乎總是依賴中國供應商:標有「美國製造」的產品仍然會使用源自中國的核心部件。 即使是從盟國採購的部件也不可避免地依賴於中國--由日本索尼主導的 CMOS 圖像傳感器不僅依賴於來自中國精煉廠的釹和鏑,還依賴於舜宇光學(Sunny Optical)等中國公司生產的鏡頭。

發展軌跡顯而易見。 中國企業注定會在一個又一個的細分市場中占據主導地位並供過於求,直到所有競爭對手的生產都變得無利可圖。 外國供應商正感受到來自中國的競爭壓力;一些供應商已被中國企業直接收購。 庫卡是德國一家大型工業機器人製造商,其歷史可追溯到 1898 年的巴伐利亞州,2016 年被一家中國公司收購,而德國政府只是在收購獲得批准後才改變了其外國直接投資政策。 但也有一些復甦的亮點--在台灣台積電的幫助下,美國在先進邏輯芯片方面保持優勢,其中 Nvidia 的 Orin 是最受歡迎的先進機器人芯片。 但宇樹的 G1(市場上最先進的人形機器人之一)並未使用 Nvidia 芯片。 它使用的是中國製造的瑞芯微(Rockchip) RK3588。

我們需要做什麼

現在是美國認真對待機器人技術的時候了。 隨著廣義物理智能的出現,以及機器人技術成為重塑無數關鍵行業的主要力量,我們缺失的機器人產業將成為美國戰略的一個關鍵弱點。 這與我們所有關鍵的網絡和電信設備都從華為進口並無太大區別。

在國內,我們需要停止束縛我們的機器人產業。 與中國供應商競爭的市場紀律對美國企業來說很容易產生積極的影響:鋼鐵磨礪鋼鐵。 但為了讓美國公司實現這些好處並真正參與競爭,他們需要擁有實驗和迭代的自由,這樣他們才能真正與中國同行競爭。 我們需要從「許可優先」走向「無需許可」。

即使我們重新調整監管政策,著眼於促進創新,我們也無法及時趕上中國。 生態系統並非一日之功。 但憑藉我們國內的產能,加上德國、日本和韓國等盟國的產能,我們仍然可以構成幾乎完整的強大機器人供應鍊,而且這些弱點是可以識別和解決的。

隨著中國企業搶占市場份額,取代歐洲和亞洲的現有企業,我們的立足點正在被浪費。 美國及其盟友需要協調我們的利益,確定我們現有的有效資源,並讓我們的創業企業得以發展。

這給我們敲響了警鐘。 美國領導層在定義和捍衛AI軟件堆棧方面一直大膽前行;現在,它必須與其最重要的盟友攜手,為可防禦的AI機器人堆棧奠定基礎。 時間還有,但已經不多了。 AI競賽中最關鍵的挑戰即將到來。 我們必須加入競爭。