特斯拉機器人真沒跳票!八個月就造出原型機,無需外援獨立行動

特斯拉機器人還有很長的路要走,但這條路已經越走越快。

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文|杜晨 編輯|VickyXiao

今天,特斯拉的第二屆 AI Day 終於正式召開了。

AI Day 是特斯拉的年度活動之一,其他的固定活動還包括 Battery Day、Autonomy Day,顧名思義就是專門面向AI、電池技術和自動駕駛相關的活動。

今年的 AI Day 拖延了一個多月。上個月馬斯克透露,跳票是為了多留點時間,這樣在 AI Day 上就能展示可用的人形機器人「擎天柱」(Optimus) 了。

果然馬斯克沒讓大家失望:

我們看到了擎天柱的原型產品(代號似乎是Bumbleseed) :

圖片來源:特斯拉

為了吸引眼球,馬斯克甚至還提前放出訊息:未來一定會有「貓女」版擎天柱機器人……

圖片來源:@elonmusk

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/ 開發僅8個月,已具獨立行動能力 /

不理那些噱頭,先來看原型機器人究竟有多厲害。

這臺代號 Bumbleseed 的原型機器人,沒有去年我們在 Tesla Bot 假人上見到的外殼,所有的內部非關鍵零部件都裸露在外:

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

原型機器人身高大約5英尺8英寸(約173cm),體重73公斤。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

它在感知和計算的部分基本採用的是特斯拉電動車相同的設備,包括 特斯拉自主研發的晶片集成系統作為「大腦」,以及三顆 Autopilot 級別攝像頭。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

另外,去年設計 Tesla Bot 的頭部還有一塊顯示屏,能夠顯示對於使用者/工作夥伴有用的資訊。這個設計在今天並沒有任何進展可以宣佈。這是因為團隊在過去一年時間裡主要在專注解決運動(locomotion),而不是應用軟體的問題。

原型機器人的行走速度還很慢,似乎遠沒有達到去年宣稱的每小時5英里(大約8km/h)水平。

至於搬運能力,它可以搬運大約20磅(約10kg)重的中小型貨物,比如快遞紙盒。這個載荷比去年宣佈的少了一半。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

擎天柱全身共有28個電機「關節」,比去年宣佈的時候的40個減少了四分之一。這是因為電機越少功耗越低。

在坐姿待機狀態下,機器人的全系統功耗只有100W,還不到當今主流顯示卡的一半;而在走路的狀態下,整個功耗也只有500W。

馬斯克和機器人團隊成員一再強調,讓機器人更省電是非常重要的設計理念,因為特斯拉的終極目標是大規模生產人形機器人,並且在各種工業、民用場景裡投放使用,量級在百萬甚至千萬級。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

下圖中藍色的是電子系統。橘色部分是電機。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

先來看電子系統部分:

機器人的設計電池容量為2.3千瓦時,電壓52V;機器人的「大腦」部分並不是真的放在腦袋裡,而是安裝在了軀幹位置(因為這裡更加安全,並且集成度越高越省電);

機器人在網路連接方面支持 Wi-Fi 和 LTE,並且包括音訊元件,都安裝在軀幹上。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

再來看機運動能力。

特斯拉機器人團隊成員透露,他們用了一套和電動車碰撞安全測試相同的預測模型,來提前預測機器人在各種姿勢下,在執行正常工作時候的表現,以及預測可能導致機器人受損(比如摔倒和遭遇攻擊)等各式各樣的情況。

然後,工程團隊對收集到的各種工況資料,通過微積分方式進行了大量的模擬,從而微調電機的工作功率,從而將能耗降到最低;另外,他們還從不同的電機資料中找到共性,從而降低不同型號電機的使用。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

最終全身的28個電機當中,只有6種不同的設計,顯著降低了機器人批量生產的成本。

圖片來源:特斯拉

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這些電機當中,有載荷能力極強的大電機,足以輕鬆提起一臺三角鋼琴的重量;也有手部微小但靈敏的小電機,不僅能夠抓住有一定重量的貨物,也可以精確地抓握小零件、操作較為精密的工具儀器等。

圖片來源:特斯拉

當然,除了用數學解決問題之外,設計師也加入了一些仿生學的設計。比如機器人的膝蓋關節分為4個子電機,和人類膝蓋關節/韌帶構成類似。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

去年馬斯克曾經說過,人形機器人的使命,是替代人類去完成危險、重複和無聊的工作。

它的初步設想是讓使用者可以對它提出簡單的命令,比如「把燈泡裝上去」之類的,它就可以執行。公司對於擎天柱的定位是「泛用型 AI 機器人」,說白了就是苦力機器人。人機智慧型交流並不是它的設計能力之一。

特斯拉雖然有種種問題,但不可反駁的是,這家公司能夠走到今天,靠的真就是對科技創新的瘋狂追逐,和馬斯克本人強烈的、誰都無法阻擋的意志。去年還有很多人懷疑特斯拉到底是真的要造機器人,還是跟大家開玩笑。結果今年,馬斯克還真沒有食言。

也許在未來的某一天,擎天柱真的可以取代特斯拉在全球各地的汽車製造工廠裡面的工人——他們的工作確實危險、重複且無聊。

去年馬斯克還曾表示,這臺機器人不會跑的太快,「我們的設計指標是讓你可以輕鬆地不被它追上,並且有很大的幾率制服它。」

「最好這種情況不會發生,但誰知道呢。」他補充道。

從去年只有一個假人可以展示,到今年已經有可以獨立運行的原型機,特斯拉人形機器人團隊在6-8個月極短的時間裡已經取得了非常長足的進展,自己已經對團隊的成果非常滿意。

接下來幾周到幾個月的時間裡,特斯拉還會繼續組裝出更多的機器人,投入到真實的工業場景(比如特斯拉自己的加州 Fremont 工廠)裡進行測試,從而進一步最佳化設計。

圖片來源:特斯拉

令人興奮的是:這臺機器人從構思,到已經生產出可以在沒有任何外部支持(電源線、防護架等支援裝置)的基礎下,可以自由移動的原型機。

這一情況的重要性在於:儘管今天的原型機器人,距離波士頓動力的 Atlas 在技術上還有很大差距,特斯拉的開發速度卻明顯更快。

去年 AI Day 上馬斯克曾經表示,「特斯拉已經是世界上最大的機器人公司之一了……我們的汽車其實就是帶輪子的智慧機器人。」

而通過擎天柱項目,特斯拉終於把公司在機器人、傳感、AI 等技術上的多年研發積累,從從四個輪子,轉移到兩條胳膊兩條腿的人形機器人上了。

一位團隊成員表示「我們有自信可以在未來幾年內實現人形機器人的大規模生產。」

馬斯克指出,現在市場上的人形機器人,普遍沒有智慧的大腦,並且成本太高、產量太低。

而特斯拉的長期目標,是將人形機器人的生產成本降低到兩萬美元左右——還不到一臺特斯拉電動車的價格。

「我們還有很長的路要走。所以今天我們辦這個活動就是希望更聰明的人加入進來,讓可用可靠的人形機器人成為現實,並且足夠規模化,能夠幫助到數百甚至上千萬人。」

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

/ Dojo 超級計算機 /

從2019年,特斯拉在內部啟動了一個神秘的項目 Project Dojo,開發採用自研晶片,可以無縫連接,實現超大規模分散式運算的多晶片模組化 (Multi-Chip Modularized) 超級計算機。

這臺超級計算機,就是在去年 AI Day 上展示的 Dojo。

Dojo 核心是特斯拉自主研發的 D1 處理器,採用台積電7奈米制程工藝,單片包含500億枚電晶體、11英里的線路長度。處理器採用了特斯拉自定義的指令集,FP32算力達到22.6TFlops,設計功率400W左右。

但是和處理器的 I/O 頻寬相比,算力並沒有那麼重要。這是因為目前自動駕駛計算平臺的主要限制不是算力,而是資料傳輸,而這臺超級計算機正是想要解決這一問題,加快對真實世界的快速感知、計算和資料傳輸,從而顯著改進自動駕駛模型的訓練性能。

去年特斯拉宣稱 Dojo 所採用的的 D1 處理器的片外頻寬遠高於谷歌 TPU 和其他科技公司的 GPU-based 分散式運算陣列。

圖片來源:特斯拉

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超高的片外頻寬尤為關鍵,因為對於特斯拉而言,D1 Chip 不是一枚一枚用的,而是可以多枚組成一個計算陣列。比如25枚組成一個訓練模組 (Training Tile),成為了 Dojo 的單元核心,高達36TB/s 頻寬,達到9PFlops 算力。

圖片來源:特斯拉

圖片來源:特斯拉

去年特斯拉透露已經完成了對訓練模組的工作測試,成功運行了前特斯拉AI部門總監 Andrej Kaparthy 開發的 minGPT 模型。而在過去的一年裡,特斯拉持續對 Dojo 進行最佳化研發。

在今天的 AI Day 上,Dojo 團隊宣稱一個訓練模組的機器學習訓練算力,足以達到6個「GPU 計算盒子」,並且成本還不到「一個盒子」的水平。

圖片來源:特斯拉

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這還沒完:6臺訓練模組組合為一層,兩層疊在一起為一個訓練矩陣(單機櫃)

再把機櫃連結起來,能夠形成「完全體」,也即 Dojo 計算集群 ExaPod,包括120個訓練模組、3000枚D1處理器,FP16算力高達1.1 EFlops。

圖片來源:特斯拉

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在此之前,Dojo 系統主要是服務特斯拉內部使用,比如路測資料標註、模型訓練、運行模擬以及硬體在環任務等。

但更重要的是:Dojo 本質上是一個 ASIC 屬性的計算設備,也就可以被看作是一個通用型的神經網路訓練設備,也是可以提供給其它機構使用的。

也許在不遠的未來,我們可以看到特斯拉不只是電動車/清潔能源公司,還是機器人公司、晶片公司,甚至……雲端運算公司?

注:封面圖來自於特斯拉,版權屬於原作者。如果不同意使用,請儘快聯繫我們,我們會立即刪除。

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