引言
智能机械是人工智能与制造业深度融合的产物，在智能制造领域具有广泛的应用前景，是带动产业结构调整、重塑全球产业竞争格局的关键力量。智能机械核心芯片技术是支撑其完成复杂任务的关键基础，也是全球主要国家和地区在人工智能领域战略竞争的重要方面。
本文分析了我国智能机械发展现状及面临的挑战，在借鉴发达地域和地区相关政策和科技发展趋势的基础上，提出了我国智能机械核心芯片技术发展战略。建议通过构建政策体系、开展技术攻关、强化应用推广、培育人才队伍等措施，推动我国智能机械核心芯片技术的快速突破和应用推广，提升我国智能机械产业竞争力。
一、我国智能机械产业发展现状及面临的挑战
近十年来，我国机器人产业迅速发展，行业规模不断扩大，应用领域不断拓展，企业数量显著增加，产品种类日益丰富。中国工业机器人产量在2017年突破万台的基础上，2018年已超过2万台。2019年1—9月，中国工业机器人产量达41780台（其中国产品牌占99%以上）；销量达41231台（其中国产品牌占99%以上）。我国智能机械产业发展与美国、日本、德国等国家相比仍有较大差距，特别是在高端产品方面存在明显短板，如核心零部件的性能和稳定性、系统集成的能力、整体的性能等。
近年来我国智能机械产业虽取得了较大进步，但与发达地域相比仍存在较大差距，特别是在智能机械核心芯片方面存在较大差距。智能机械核心芯片技术是人工智能领域的关键基础技术之一，其重要性日益凸显，已成为全球主要国家和地区战略竞争的新焦点。当前我国智能机械核心芯片技术正面临着新一轮的技术革命和产业变革趋势，需要从创新体系、产业布局、人才培养等方面给予充分关注。
（一）我国在智能机械领域缺乏统一的顶层设计。由于我国机器人产业起步较晚，产业发展政策缺乏系统性和连续性，政策缺乏统一性和协同性，导致行业发展不规范，无法形成合力。此外，目前我国还没有一个全国性的机器人产业政策，各地方政府也难以在产业布局、标准制定、技术研发等方面给予大力支持。
（二）智能机械核心芯片技术突破难度较大。随着人工智能和制造业的深度融合，机器人技术由通用化向专用性转变，使其在完成复杂任务时，不仅需要满足通用化的功能需求，而且对机器人专用芯片提出了更高的要求。尤其是在机器人应用中，需要执行更为复杂的操作，如实时识别、决策、动作控制、视觉定位等，对芯片的性能和能耗有更高的要求。
（三）机器人技术研究多侧重于理论和方法层面，对于智能芯片核心技术研究较少。智能机械产业涵盖领域广、创新主体多，是一个系统性、复杂性很高的科技领域，涉及的关键技术较多，需要全链条的创新合作。目前，我国智能机械核心芯片技术的研究主要集中于理论和方法层面，缺乏对芯片设计及制造等环节的核心技术支持。当前我国对智能机械关键共性技术及应用基础研究不足，未能及时将理论研究成果转化为应用创新成果。
二、主要发达地域和地区发展路径与趋势
目前，以美国、英国、日本和德国为代表的主要发达地域和地区正在加快推动智能机械核心芯片技术发展，相关政策和科技发展趋势与我国具有一定相似性。
美国自上世纪90年代开始加大机器人产业布局，以提升制造业竞争力为目标，提出了“先进制造伙伴计划”，重点支持工业机器人等高端机器人的发展。截至2019年底，美国共有27个州发布了“先进制造伙伴计划”，覆盖从制造业到医疗器械、半导体设备等所有领域。
美国政府将人工智能、大数据、物联网等先进技术与传统产业相结合，积极推动企业数字化转型，推动制造业在各领域的应用。如：2018年3月通过了《美国人工智能国家战略》；2019年5月发布《人工智能研发行动计划》等。同时，美国在基础研究、人才培养、标准规范和知识产权保护等方面形成了相对完善的政策体系。
英国于1999年启动了“机器人研发”计划，明确提出要发展面向智能机械的信息技术。“机器人研发”计划主要包括“机器人产业基金”、“机器人产业联盟”和“机器人产业协会”三个部分。其中，“机器人产业基金”支持智能机械技术发展、基础研究与应用开发；“机器人产业联盟”则专注于为工业企业提供智能化、网络化的系统集成和应用解决方案；而“机器人产业协会”则为客户提供自动化方案咨询、设备定制开发等服务。此外，英国还出台了《未来智能机器战略》等多项政策来保障人工智能技术在智能机器领域的发展。
日本于1999年启动了“先进技术创新网络（AMS）计划”，将机器人视为战略产业重点，旨在通过国家战略层面的引导和支持推动科技进步和创新。目前，日本已建立起由政府、研究机构和企业三方合作的机器人研发体系。以国家自然科学基金为代表的政府科研资金投入稳定增长，有力地推动了日本人工智能领域技术发展。
德国于1999年提出“联邦制造业创新计划”，提出要加快发展包括工业机器人在内的先进制造技术，实现工业4.0战略目标。其主导制定了机器人的行业标准，在技术研发、专利申请、标准制定等方面均发挥了主导作用。德国政府先后推出了《工业4.0》和《德国制造2025》，提出以人工智能、物联网等新技术为代表的未来制造业发展方向和关键战略目标，并以此来推进制造业转型升级。在政策推动下，德国企业积极开展新型智能制造实践，在汽车、电子电器等行业广泛采用机器人替代人工，提升生产效率与产品质量。如：西门子工业物联网部门使用机器人的比例达40%。
三、智能机械核心芯片技术发展面临的挑战
尽管我国智能机械产业发展取得了显著进展，但与发达地域相比仍存在差距。目前我国智能机械市场规模约占全球的20%左右，但主要以低端产品为主，中高端产品占比不足5%。
在技术水平上，我国智能机械主要采用通用处理器完成各种任务，且大多为国外产品的“代工品”。以工业机器人为例，虽然国内已有超过30家机器人企业推出了15款以上的工业机器人产品（图2），但产品种类较为单一，且可靠性、稳定性不足。同时，我国企业在部分核心部件上仍处于“跟跑”状态，与国外企业相比还有较大差距。如在激光雷达领域，国外企业基本掌握了核心技术和制造工艺。
2018年6月30日前购买的国产激光雷达产品只能达到进口水平的40%~50%。智能机械核心芯片技术作为人工智能和机器人融合的基础技术之一，将在未来发挥越来越重要的作用。与美国、欧洲等发达地域相比，我国在智能机械核心芯片技术的发展还面临以下挑战：
（1）核心芯片产业基础薄弱。尽管国内有多家企业生产机器人专用处理器，但多为“代加工”产品，多为智能机械的“大脑”，在智能控制系统、决策控制系统等关键部分还缺乏核心技术积累，难以满足智能机械全周期应用需求。
（2）关键零部件技术能力不足。主要表现在高性能嵌入式芯片设计和制造方面能力不足；机器人用集成电路芯片和工艺方面存在技术瓶颈；电机驱动与控制等专用芯片设计方面人才匮乏；导航、定位、视觉、雷达等传感器技术发展相对落后，关键部件与核心部件依赖进口。
（3）国际合作不足。智能机械领域是我国自主创新的重点领域，但由于行业壁垒，国际合作受限。如在嵌入式芯片方面，由于嵌入式芯片需要集成多个模块，目前主要由国外企业垄断；在传感器方面，主要以中低端传感器为主，高端传感器仍依赖进口。
（4）支撑产业发展的人才队伍缺乏。我国智能机械领域相关人才存量不高，在机器人关键零部件研发、工艺制造、系统集成方面的人才不足。同时，由于缺乏相关领域的产学研用协同机制及有效的人才培养机制，我国智能机械领域的相关人才培养体系仍处于起步阶段，高水平专业人才短缺成为制约产业发展的重要因素。
四、主要国家和地区发展策略对比分析
近年来，在新一轮科技革命和产业变革的推动下，世界各国纷纷把人工智能、机器人等前沿技术作为引领未来产业发展的战略方向，形成了一批人工智能和机器人相关领域的国家或地区战略规划。欧盟在《欧盟人工智能战略》中将智能机械技术列为重点发展领域。
美国发布《国家人工智能研究与发展计划》，将机器人和人工智能视为国家发展战略的重要组成部分；日本发布《日本科学与工程未来蓝图——机器人、航空、医疗》，提出打造全球领先的机器人技术和应用研发基地；韩国发布《人工智能特别战略》，将其定位为国家科技创新的基础。
在各国和地区纷纷布局智能机械核心芯片技术的背景下，我国应主动对标国际先进水平，根据我国在人工智能领域的产业发展现状和趋势，紧抓世界经济结构调整和新一轮科技革命带来的机遇，尽快明确战略定位，重点突破智能机械核心芯片技术领域的关键技术瓶颈、应用领域拓展和标准制定等关键问题。基于此，本文主要对美国、欧盟、日本等主要发达地域和地区智能机械核心芯片技术发展策略进行了对比分析。
从全球智能机械产业发展的新趋势看，智能机械核心芯片技术是提升智能机械自主工作能力和智能程度的关键所在，是我国在这一领域实现“弯道超车”、掌握“标准话语权”的重要基础，也是我国在国际科技竞争中赢得主动的关键所在。本文拟从智能机械核心芯片技术的战略定位、技术研发、应用推广以及人才队伍建设等方面，提出我国智能机械核心芯片技术发展战略，以期推动我国自主可控、安全高效、稳定可靠的智能机械产业体系的形成，进一步提升我国在全球智能机械产业分工中的地位和影响，引领未来全球产业格局调整和新一轮科技革命。
总结
随着人工智能技术的发展，智能机械作为一种新的产业形态正逐步融入我们的生产生活，智能机械芯片作为核心基础技术是实现其“强芯”目标的关键所在。虽然我国在智能机械领域已具备一定的基础，但我国在智能机械芯片技术方面与国际先进水平相比仍存在较大差距。
面对国内外环境的变化和发展需求，必须以高度重视我国智能机械核心芯片技术发展为契机，以国家重大需求为导向，以基础研究和关键共性技术为突破口，着力攻克一批制约我国智能机械发展的关键技术难题，尽快突破一批“卡脖子”技术，着力推动形成多层次、体系化的智能机械芯片核心技术研发体系，支撑智能机械产业快速发展。同时，要加强标准体系建设和应用推广工作，构建技术标准、应用标准等多层次标准体系，引导企业加强自主创新，推动我国智能机械产业整体水平的提升。
信息来源：网络一线牵
