特斯拉机器人真没跳票！八个月就造出原型机，无需外援独立行动

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特斯拉机器人还有很长的路要走，但这条路已经越走越快。

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文｜杜晨编辑｜VickyXiao

今天，特斯拉的第二届 AI Day 终于正式召开了。

AI Day 是特斯拉的年度活动之一，其他的固定活动还包括 Battery Day、Autonomy Day，顾名思义就是专门面向AI、电池技术和自动驾驶相关的活动。

今年的 AI Day 拖延了一个多月。上个月马斯克透露，跳票是为了多留点时间，这样在 AI Day 上就能展示可用的人形机器人“擎天柱”(Optimus) 了。

果然马斯克没让大家失望：

我们看到了擎天柱的原型产品（代号似乎是 Bumbleseed）：

图片来源：特斯拉

为了吸引眼球，马斯克甚至还提前放出消息：未来一定会有“猫女”版擎天柱机器人……

图片来源：@elonmusk

/ 开发仅8个月，已具独立行动能力 /

不理那些噱头，先来看原型机器人究竟有多厉害。

这台代号 Bumbleseed 的原型机器人，没有去年我们在 Tesla Bot 假人上见到的外壳，所有的内部非关键零部件都裸露在外：

图片来源：特斯拉

原型机器人身高大约5英尺8英寸（约173cm），体重73公斤。

图片来源：特斯拉

它在感知和计算的部分基本采用的是特斯拉电动车相同的设备，包括特斯拉自主研发的芯片集成系统作为“大脑”，以及三颗 Autopilot 级别摄像头。

图片来源：特斯拉

另外，去年设计 Tesla Bot 的头部还有一块显示屏，能够显示对于用户/工作伙伴有用的信息。这个设计在今天并没有任何进展可以宣布。这是因为团队在过去一年时间里主要在专注解决运动（locomotion），而不是应用软件的问题。

原型机器人的行走速度还很慢，似乎远没有达到去年宣称的每小时5英里（大约8km/h）水平。

至于搬运能力，它可以搬运大约20磅（约10kg）重的中小型货物，比如快递纸盒。这个载荷比去年宣布的少了一半。

图片来源：特斯拉

擎天柱全身共有28个电机“关节”，比去年宣布的时候的40个减少了四分之一。这是因为电机越少功耗越低。

在坐姿待机状态下，机器人的全系统功耗只有100W，还不到当今主流显卡的一半；而在走路的状态下，整个功耗也只有500W。

马斯克和机器人团队成员一再强调，让机器人更省电是非常重要的设计理念，因为特斯拉的终极目标是大规模生产人形机器人，并且在各种工业、民用场景里投放使用，量级在百万甚至千万级。

图片来源：特斯拉

下图中蓝色的是电子系统。橘色部分是电机。

图片来源：特斯拉

先来看电子系统部分：

机器人的设计电池容量为2.3千瓦时，电压52V；机器人的“大脑”部分并不是真的放在脑袋里，而是安装在了躯干位置（因为这里更加安全，并且集成度越高越省电）；

机器人在网络连接方面支持 Wi-Fi 和 LTE，并且包括音频组件，都安装在躯干上。

图片来源：特斯拉

再来看机运动能力。

特斯拉机器人团队成员透露，他们用了一套和电动车碰撞安全测试相同的预测模型，来提前预测机器人在各种姿势下，在执行正常工作时候的表现，以及预测可能导致机器人受损（比如摔倒和遭遇攻击）等各式各样的情况。

然后，工程团队对收集到的各种工况数据，通过微积分方式进行了大量的模拟，从而微调电机的工作功率，从而将能耗降到最低；另外，他们还从不同的电机数据中找到共性，从而降低不同型号电机的使用。

图片来源：特斯拉

最终全身的28个电机当中，只有6种不同的设计，显著降低了机器人批量生产的成本。

图片来源：特斯拉

这些电机当中，有载荷能力极强的大电机，足以轻松提起一台三角钢琴的重量；也有手部微小但灵敏的小电机，不仅能够抓住有一定重量的货物，也可以精确地抓握小零件、操作较为精密的工具仪器等。

图片来源：特斯拉

当然，除了用数学解决问题之外，设计师也加入了一些仿生学的设计。比如机器人的膝盖关节分为4个子电机，和人类膝盖关节/韧带构成类似。

图片来源：特斯拉

去年马斯克曾经说过，人形机器人的使命，是替代人类去完成危险、重复和无聊的工作。

它的初步设想是让用户可以对它提出简单的命令，比如“把灯泡装上去”之类的，它就可以执行。公司对于擎天柱的定位是“泛用型 AI 机器人”，说白了就是苦力机器人。人机智慧型交流并不是它的设计能力之一。

特斯拉虽然有种种问题，但不可反驳的是，这家公司能够走到今天，靠的真就是对科技创新的疯狂追逐，和马斯克本人强烈的、谁都无法阻挡的意志。去年还有很多人怀疑特斯拉到底是真的要造机器人，还是跟大家开玩笑。结果今年，马斯克还真没有食言。

也许在未来的某一天，擎天柱真的可以取代特斯拉在全球各地的汽车制造工厂里面的工人——他们的工作确实危险、重复且无聊。

去年马斯克还曾表示，这台机器人不会跑的太快，“我们的设计指标是让你可以轻松地不被它追上，并且有很大的几率制服它。”

“最好这种情况不会发生，但谁知道呢。”他补充道。

从去年只有一个假人可以展示，到今年已经有可以独立运行的原型机，特斯拉人形机器人团队在6-8个月极短的时间里已经取得了非常长足的进展，自己已经对团队的成果非常满意。

接下来几周到几个月的时间里，特斯拉还会继续组装出更多的机器人，投入到真实的工业场景（比如特斯拉自己的加州 Fremont 工厂）里进行测试，从而进一步优化设计。

图片来源：特斯拉

令人兴奋的是：这台机器人从构思，到已经生产出可以在没有任何外部支持（电源线、防护架等支援装置）的基础下，可以自由移动的原型机。

这一情况的重要性在于：尽管今天的原型机器人，距离波士顿动力的 Atlas 在技术上还有很大差距，特斯拉的开发速度却明显更快。

去年 AI Day 上马斯克曾经表示，“特斯拉已经是世界上最大的机器人公司之一了……我们的汽车其实就是带轮子的智能机器人。”

而通过擎天柱项目，特斯拉终于把公司在机器人、传感、AI 等技术上的多年研发积累，从从四个轮子，转移到两条胳膊两条腿的人形机器人上了。

一位团队成员表示“我们有自信可以在未来几年内实现人形机器人的大规模生产。”

马斯克指出，现在市场上的人形机器人，普遍没有智能的大脑，并且成本太高、产量太低。

而特斯拉的长期目标，是将人形机器人的生产成本降低到两万美元左右——还不到一台特斯拉电动车的价格。

“我们还有很长的路要走。所以今天我们办这个活动就是希望更聪明的人加入进来，让可用可靠的人形机器人成为现实，并且足够规模化，能够帮助到数百甚至上千万人。”

图片来源：特斯拉

/ Dojo 超级计算机 /

从2019年，特斯拉在内部启动了一个神秘的项目 Project Dojo，开发采用自研芯片，可以无缝连接，实现超大规模分布式计算的多芯片模组化 (Multi-Chip Modularized) 超级计算机。

这台超级计算机，就是在去年 AI Day 上展示的 Dojo。

Dojo 核心是特斯拉自主研发的 D1 处理器，采用台积电7纳米制程工艺，单片包含500亿枚晶体管、11英里的线路长度。处理器采用了特斯拉自定义的指令集，FP32算力达到22.6TFlops，设计功率400W左右。

但是和处理器的 I/O 带宽相比，算力并没有那么重要。这是因为目前自动驾驶计算平台的主要限制不是算力，而是数据传输，而这台超级计算机正是想要解决这一问题，加快对真实世界的快速感知、计算和数据传输，从而显著改进自动驾驶模型的训练性能。

去年特斯拉宣称 Dojo 所采用的的 D1 处理器的片外带宽远高于谷歌 TPU 和其他科技公司的 GPU-based 分布式计算阵列。

图片来源：特斯拉

超高的片外带宽尤为关键，因为对于特斯拉而言，D1 Chip 不是一枚一枚用的，而是可以多枚组成一个计算阵列。比如25枚组成一个训练模组 (Training Tile)，成为了 Dojo 的单元核心，高达36TB/s 带宽，达到9PFlops 算力。

图片来源：特斯拉

去年特斯拉透露已经完成了对训练模组的工作测试，成功运行了前特斯拉AI部门总监 Andrej Kaparthy 开发的 minGPT 模型。而在过去的一年里，特斯拉持续对 Dojo 进行优化研发。

在今天的 AI Day 上，Dojo 团队宣称一个训练模组的机器学习训练算力，足以达到6个“GPU 计算盒子”，并且成本还不到“一个盒子”的水平。

图片来源：特斯拉

这还没完：6台训练模组组合为一层，两层叠在一起为一个训练矩阵（单机柜）

再把机柜链接起来，能够形成“完全体”，也即 Dojo 计算集群 ExaPod，包括120个训练模组、3000枚D1处理器，FP16算力高达1.1 EFlops。

图片来源：特斯拉

在此之前，Dojo 系统主要是服务特斯拉内部使用，比如路测数据标注、模型训练、运行模拟以及硬件在环任务等。

但更重要的是：Dojo 本质上是一个 ASIC 属性的计算设备，也就可以被看作是一个通用型的神经网络训练设备，也是可以提供给其它机构使用的。

也许在不远的未来，我们可以看到特斯拉不只是电动车/清洁能源公司，还是机器人公司、芯片公司，甚至……云计算公司？

注：封面图来自于特斯拉，版权属于原作者。如果不同意使用，请尽快联系我们，我们会立即删除。

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