2018年2月25日,2018年韓國平昌冬奧會的閉幕式上,中國最大的機器人產業基地——沈陽新松機器人自動化股份有限公司生產的24臺移動機器人與24個舞蹈演員共同上演了精彩絕倫的“北京8分鐘”,這場融合科技與文化的表演震撼了全世界。
而在同一時間,75歲的王天然坐在家中,目不轉睛地盯著電視機屏幕,關注著機器人的一舉一動,他十分緊張。當機器人的表演完美謝幕時,他提著的心也慢慢放下了。
過去的20多年里,中國工程院院士、中國科學院沈陽自動化研究所(以下簡稱“沈自所”)研究員王天然不僅見證了這家公司的成長,更推動了中國工業機器人的發展。
如果說,工業機器人是“制造業皇冠頂端的明珠”,那么,王天然一定是締造中國這顆明珠的關鍵人物。
自上世紀末至今的40多年里,中國工業機器人經歷了從無到有、由弱漸強的翻天覆地的變化,在每一個轉折性節點,幾乎都與王天然有意或無意的抉擇息息相關。
“瞎撞”撞上了工業機器人
當下,作為先進制造業的關鍵支撐裝備,工業機器人的火熱程度前所未有。中國自2013年以來始終保持著全球工業機器人第一大市場的地位。2018年,國產工業機器人產量已超14萬臺,銷售額超42億美元。
然而,在半個多世紀前,中國國產工業機器人的應用數量是零。直到1982年,國內首臺工業機器人從沈自所誕生時,也依然無人問津。在上世紀余后的20年里,王天然帶領團隊喚醒了中國工業機器人的市場。
不過,王天然一開始的“本行”并非是工業機器人。
1963年,來自黑龍江省海倫縣一個普通家庭的王天然高中畢業,在選擇專業時偶然間看到了工業自動化的宣傳頁,便決定報考了哈爾濱工業大學自動控制系計算機專業。
在“學好數理化,走遍天下都不怕”的時代文化中,自動化可謂是足夠“時髦”了?!熬陀X得很神秘,但這個專業很不好考?!蓖跆烊换蛟S并未想到,這樣的選擇將會使他的一生與機器人緊密相連。
1967年,王天然大學畢業,但“文革”卻來了,他被“下放”到連云港圍海造田的農場開展為期一年多的勞動。直到1970年1月,王天然被分配至沈自所,時至今日從未離開過。
“我就是本科生,也不是碩士更不是博士?!蓖跆烊缓翢o隱晦,“來了就跟著課題組干活兒?!?nbsp;
上世紀七八十年代,那是國際上人工智能的“黃金十年”。1982年,在時任沈自所所長、中國工程院院士蔣新松的建議推薦下,王天然到美國擁有世界領先機器人技術的卡耐基·梅隆大學學習人工智能專家系統。該技術在當時被認為可以解決一切問題,其地位和火熱程度不亞于今天的深度學習和機器學習。
“事實上,它并不是萬能的,只能解決部分問題。就像現在人工智能一樣,好像所有問題都通解了,事實不是這樣的?!蓖跆烊豢偨Y著技術發展的經驗教訓。
進入卡耐基·梅隆大學之后,王天然卻“撞”上了工業機器人。
那時,工業自動化在國際上已是潮流。世界上第一臺工業機器人早在1959年由“機器人之父”約瑟夫·恩格爾伯格研制出(在美國人喬治·德沃爾的專利授權下),美國、日本、德國等發達國家也已進入工業機器人發展的鼎盛時期。
而對于剛剛改革開放的中國來說,百廢待興,各項事業都落后于發達國家。盡管鋼鐵廠、造船廠、汽車廠、機床廠正如雨后春筍般遍布全國各地,不過,“作坊式”的中國工廠還并不認識工業機器人、自動化這些“新玩意兒”。
而作為國內最早開展機器人研究的科研機構、“中國機器人的搖籃”的沈自所,敏銳地捕捉到了工業機器人的應用將是未來國家工業發展和科技實力競爭的重要環節。
王天然在第一位導師,也就是諾貝爾經濟學獎、圖靈獎得主和美國心理學會終身貢獻獎得主赫伯特·西蒙的引薦下,跟隨人工智能專家系統專家John MaCdemontt 學習。
美國的學習經歷,讓王天然看到工業機器人技術研發及其應用的蓬勃發展。1985年,王天然結束了訪學,回到沈自所并擔任副所長。
“一切科研工作以國家需求為先。當時的中國,工業機器人被認為是機器人的‘最底層’,但卻是國家最需要的,亟須解決工業生產、制造、加工等問題?!蓖跆烊幌露Q心,帶領團隊開始研制工業機器人。
推開工業應用的大門
“第一個吃螃蟹”,需要壯士斷腕的勇氣和堅決。對于研制國產工業機器人來說,更是如此。
啟動工業機器人研制項目之初,社會、政府官員、企業等對機器人的不理解,是擺在王天然面前的大難題?!敖洺S腥藛?,中國人這么多,還造機器人?這是把機器人和人對立起來了?!蓖跆烊缓軣o奈,只能一次次地向質疑者解惑,“機器人是機器,我們不造人?!?nbsp;
王天然說,直到現在,這種質疑之聲依然存在,他經??吹揭恍╆P于“機器人取代多少工人”的研究和新聞報道。在前不久的一個會議上,還有人又提出了這個問題。
“‘機器人取代人’這種說法是錯誤的。機器人制造的目的從來不是為了取代人,而是為了提高生產效率和競爭力,是從危險有害環境中解放工人,如果用人的生產效率高,肯定不用機器人,如果用機器人的效率高,那就不用人?!弊谟浾邔γ?,王天然再一次認真地解釋了一遍。
事實上,技術進步不可避免。在他看來,技術發展只會促進人轉移工作領域。通常,被取代掉的工作并沒有增加的多。比如:第一次工業革命時,蒸汽機的確取代了部分人的工作,但同時也衍生出許多新的行業職位。
解釋時,王天然常以日本和英國為例,強調機器人對于工業制造和提升國家競爭力的重要性。70年代,日本經濟快速增長、勞動力短缺、人力成本上升,日本用了10年時間發展工業機器人,成為機器人王國,同時也成為世界制造強國。而同時代的英國并不主張發展工業機器人,在工業制造方面逐漸落后于日本。
除了不理解,還存在著對機器人的誤解。當時,一部以機器人為主題的美國科幻電影《未來世界》風靡中國,這在中國人心中深深地烙下了機器人的“模樣”。王天然記得,很多人到沈自所參觀了一圈,結束時會向他提出“希望看一看機器人”的要求。而當王天然告訴參觀者,剛剛看到的都是機器人時,他們卻面露失望,“哦,原來這就是機器人”。
“大家對機器人是有誤解的,認為是用機器造出的機械人?!蓖跆烊惶钩?,“造工業機器人,輿論的反對聲很多?!?nbsp;
但,研制工業機器人并工業化應用已是大勢所趨,中國已經落后日本、美國等發達國家20余年了。
1985年,王天然訪學歸國的那一年,工業機器人被列入了國家“七五”科技攻關計劃研究重點,由蔣新松作為課題負責人,目標聚焦研制工業機器人中最為核心的零部件——控制器。
“這是‘工業機器人’第一次獲得國家項目的支持?!笔艿絿艺J可,王天然的底氣和信心更足了。課題組拿著50萬元科研經費,用時3年,獨立研制出的控制器誕生了。
“我們的控制器很好,但控制器不能單獨使用,我們想繼續做產品?!蓖跆烊徊桓市淖屝阅軆灹嫉目刂破鞅弧皵R置在家里”。
1994年,王天然繼任為沈自所所長,這次,他打算做工業機器人產品。
要形成一個能夠在工廠應用的工業機器人產品,除了控制器,還需要本體。然而,由于當時市場需求小、資金投入有限,國內企業和科研院所并未研發出較為理想的工業機器人本體。王天然和蔣新松商量,沈自所一定要把機器人本體做起來。
實現這一步,需要“曲線救國”,王天然作了一個讓所有人都大吃一驚的決定:斥資1000多萬元,建造3000多平方米的廠房,利用從日本安川購買的10臺成熟機器人本體,配上自主研發的控制器生產工業機器人。
“1000多萬是什么概念?”
“當時所長能支配的金額不過百萬,砸進去,沈自所就黃了?!敝钡浆F在,王天然依然覺得這是“冒了很大風險”的決定。
“為什么不先做一兩臺,這樣風險可能更低一些?”
“一兩臺風險更大,用戶一看,你這是弄著玩的,根本沒人要。10臺,用戶覺得你這是真正要干事,就會買你的?!?nbsp;
王天然帶領團隊用了半年時間,證明了自主研發的控制器完全可以控制國外進口的機器人本體。在將近1年的時間里,王天然親自到企業奔走相告推銷產品,普及工業機器人的優勢,最終10臺工業機器人全部賣出,進入沈陽金杯座椅廠、鞍山挖掘機廠等工廠的生產線進行應用。
至此,王天然推開了中國工業機器人應用的大門,為實現產業化奠定了基礎。
隨后,他們再次順利得到了國家“八五”科技攻關計劃的支持,王天然帶領團隊開始自主研制工業機器人本體。
“也沒想著賺很多錢,主要是當時‘不服氣’!”王天然笑著說。淡去了當時的焦慮與緊張,王天然言語中流露出了戰勝一切的自信與“凱旋”后的自豪。
成立“新松”,走上產業化
用一位知名企業家的話來說,王天然是啟發國內工業機器人市場的人。但王天然并未“見好就收”。
10臺工業機器人全部賣出后,王天然收到過這樣的用戶反饋:你們這是“工藝美術品”,壞了怎么辦?有備件么?我再買一臺你有么?“這逼著我們必須要走標準化、規?;??!蓖跆烊徽f。
1998年,中國科學院實施知識創新工程試點,要求研究所加強科技支撐經濟社會發展能力。這是一個千載難逢的機會,2000年,沈自所工業機器人研究開發部團隊整建制分離,成立了沈陽新松機器人自動化股份有限公司,后來由當時39歲的研究開發部部長,也是蔣新松的第一位碩士作為“掌門人”。
“取名‘新松’,是為紀念‘中國機器人事業的開拓者’蔣新松先生,他是一位戰略科學家,對中國機器人事業影響很大?!蓖跆烊徽f?!肮境鮿摃r,堅持的理念是做事業,一定要做出有用的東西?!?nbsp;
經歷了十余年的發展,中國工業機器人的銷量從本世紀初的300余臺,增長到2013年的5萬多臺,一舉成為世界上最大的工業機器人市場。
在王天然眼中,做事業,與身份無關。
櫛風沐雨數十載,工業機器人從不理解和誤解,到逐漸被人們理解和接受,從研究所的一項技術發展成為真正的工業應用產品。這個過程中,王天然無疑發揮了至關重要的作用。
2018年8月15日,世界機器人大會在北京召開,75歲的王天然作為機器人領域唯一的科學家代表與國務院副總理劉鶴、北京市委書記蔡奇、工業和信息化部部長苗圩、中國科協主席萬鋼等領導人共同點亮啟動球,為2018年世界機器人大會開幕。
有人說:王天然牛!
而王天然卻淡然一笑,只說句,“不是我王天然牛,而是中國科學院沈陽自動化所牛?!?nbsp;
如今,王天然很少再指導企業具體的技術細節,他更多地思考著,面對日益激烈的國際競爭,中國的機器人企業如何脫穎而出?
在他看來,中國的機器人企業發展時間不長,需要時間獲得用戶信任。同時,企業要有自己的特點,開辟新領域和新功能,不能老跟著別人干?!皣a工業機器人從2012年只占國內市場的8%到現在的30%,進步是進步了,但高端應用方面與國際還有差距?!?nbsp;
與此同時,王天然還醞釀著一個更重要的事情:中國如何在機器人技術方面取得率先突破?
“機器人技術受很多方面的影響?!蓖跆烊惶钩?。在他看來,人機融合是未來智能制造的發展方向。另外,“再制造”,盡管很難實現,但也是一個很有前景的方向。
“技術上還有很多地方需要突破,但不能說現在實現不了就否定?!蓖跆烊徽f,未來競爭的“危險”在于新東西,“如果人家做了我們沒做,那我們就落后了。哪個領域先被突破了,那就領先了?!?nbsp;
“實在”的院士
“實在”“謙遜”,這是記者從王天然身上所感受到的顯著特質。
與王天然聊天的近兩個小時里,他并不太愿意談自己的經歷和貢獻,盡管記者“努力引導”著。王天然更愿意歸功于時代發展的大潮,歸功于自己所在的沈自所。而只有談起工業機器人的現狀和未來、還有哪些需要取得突破,以及表達觀點時,他才會娓娓道來。
在培養學生方面,王天然也是堅持一貫的“實事求是”?,F上海海事大學信息工程學院教授委員會主席王曉峰是王天然的博士生,他喜歡用數學的方法解決人工智能方面的問題?!八脕硪恍┕蕉ɡ碜C明,我看不懂。但我支持他,因為很少有人會對數學有熱情?!蓖跆烊缓芴孤?,毫不掩飾自己的知識盲區,并請畢業于北大數學系的聶義勇研究員來幫忙指導,“我不可能什么都會?!?nbsp;
在美國時,王天然感受到,博士生導師與博士的關系并非師生,而是朋友?!笆怯懻搯栴}而非你教我聽”,王天然十分認同,“導師只培養學生科研能力,如果他做的具體內容還是你教,他就超不過你,而相當多的博士生要超過老師?!?nbsp;
他希望,學生要有自己的想法,做真正的創新,“博士期間是難得的機會,你能夠自由地發展自己的想象力和熱愛的東西,可以做很多事情,事實上,很多人在博士期間把自己的想法變成了有意義的科學成果。不要做太取巧的事情?!?nbsp;
“我們所培養的學生畢業后非常受歡迎,從來沒有沒去處的學生,他們動手能力很強,‘真刀真槍’地解決實際問題?!弊鳛閹熼L、前輩,王天然很自豪,也很欣慰,年輕一代正在接力中國工業機器人事業,奮力向前奔跑。(《國科大》2019年第4期)