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        智能機(jī)器人發(fā)展研究綜述與啟示

        2018-11-28 12:00:02范漪萍王曉迪聞利群
        天津科技 2018年11期
        關(guān)鍵詞:論文領(lǐng)域機(jī)器人

        范漪萍,王曉迪,聞利群

        (北京市科學(xué)技術(shù)情報(bào)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(jī)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(dú)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(jī)器人發(fā)展計(jì)劃(2013—2018)》;2014年歐盟啟動“歐盟SPARC機(jī)器人研發(fā)計(jì)劃”;2015年日本公布《機(jī)器人新戰(zhàn)略》;2016年美國制定最新版《美國機(jī)器人發(fā)展路線圖:NRI-2.0》。國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)“世界機(jī)器人——服務(wù)機(jī)器人 2017”市場報(bào)告顯示:目前,服務(wù)機(jī)器人增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他類型機(jī)器人。

        2015年,國務(wù)院印發(fā)《中國制造 2025》規(guī)劃機(jī)器人發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域。我國智能機(jī)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(jī)器人發(fā)展重視程度已提升至國家層面。

        1 智能機(jī)器人發(fā)展趨勢判斷

        1.1 論文時間統(tǒng)計(jì)分析

        對Scopus DB中2005—2016年智能機(jī)器人論文檢索統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(見圖1):智能機(jī)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(jī)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(diǎn),目前世界智能機(jī)器人發(fā)展已度過中早期,進(jìn)入中后期成熟階段。

        圖1 智能機(jī)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(jì)分析

        在人工智能技術(shù)帶動下,機(jī)器人智能化涉及領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,不僅在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用,更向服務(wù)行業(yè)擴(kuò)展,單以傳統(tǒng)機(jī)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(jī)器人體系結(jié)構(gòu),但根據(jù)智能機(jī)器人論文研究內(nèi)容可將其分為機(jī)器人智能技術(shù)、智能機(jī)器人機(jī)構(gòu)及零部件技術(shù)、機(jī)器人服務(wù)技術(shù)3個類別。

        2005—2016年智能機(jī)器人論文內(nèi)容統(tǒng)計(jì)顯示(見圖2),2005—2008年智能機(jī)器人發(fā)展主要側(cè)重“機(jī)器人機(jī)構(gòu)及配件技術(shù)”“機(jī)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(jī)器人“機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用及服務(wù)”領(lǐng)域研究成為持續(xù)熱點(diǎn)領(lǐng)域??傮w來看,智能機(jī)器人研究多集中于“機(jī)器人機(jī)構(gòu)及配件技術(shù)”“機(jī)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(jī)器人研究方面的關(guān)注度極高,是智能機(jī)器人長期熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。相反,機(jī)器人智能技術(shù)方面,作為智能機(jī)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(jī)器人熱點(diǎn)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(jìn)行細(xì)化統(tǒng)計(jì)(見圖3)發(fā)現(xiàn),機(jī)器人應(yīng)用及服務(wù)領(lǐng)域研究增長 34.3%,高于機(jī)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(jī)器人應(yīng)用及服務(wù)領(lǐng)域研究為國際主要研究熱點(diǎn)。

        圖3 智能機(jī)器人熱點(diǎn)分析Fig.3 Analysis of smart robot hotspot

        2 智能機(jī)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(jì)分析

        通過統(tǒng)計(jì) 2017年前各國已登載的智能機(jī)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(duì),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(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析

        表1為2011—2016年機(jī)構(gòu)作者論文數(shù)量統(tǒng)計(jì),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(dá)大學(xué),韓國延世大學(xué),印度理工學(xué)院。通過統(tǒng)計(jì)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(jī)器人重點(diǎn)機(jī)構(gòu),實(shí)力遙遙領(lǐng)先其他機(jī)構(gòu),但結(jié)合機(jī)構(gòu)數(shù)量來看,高水平機(jī)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(xiàn)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(jī)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(jī)構(gòu)發(fā)布論文內(nèi)容聚類統(tǒng)計(jì)(見圖5):我國研究機(jī)構(gòu)在智能機(jī)器人研究方面?zhèn)戎赜跈C(jī)器人智能技術(shù)發(fā)展方面,其次為機(jī)器人應(yīng)用及服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域,機(jī)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)量和差距較小;法國、印度側(cè)重機(jī)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(jī)器人應(yīng)用及服務(wù)技術(shù)。

        3 文獻(xiàn)研究

        美國依托強(qiáng)大學(xué)科優(yōu)勢及天使投資機(jī)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(jī)器人核心智能技術(shù),特別是機(jī)器人傳感部件制造領(lǐng)域。歐盟智能機(jī)器人研究中多專注于智能機(jī)器人的高堅(jiān)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(jī)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(jī)器人領(lǐng)域。

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

        圖5 智能機(jī)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(jī)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(dá)到與美國平等水平,但是鑒于智能機(jī)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(jī)器人研究機(jī)構(gòu)間存在較大差距,區(qū)域研究水平不夠均衡。②智能機(jī)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(jī)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(xì)了解世界各國機(jī)器人技術(shù)真實(shí)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(jī)器人優(yōu)勢地位具有重要意義。

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