自动化的终极理想

2024-10-28 21:21 公共建筑

自动化的终极理想

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很多人爱看科幻片。在众多科幻影片中，机器人是一个不可或缺的元素，在惶惑中挣扎的桑尼、在孤独中坚守的瓦力、还有异常受欢迎的大白科幻影迷对它们耳熟能详并津津乐道。虽然这些高端机器人离我们还过于遥远，但今天看似荒诞的幻想也许就是明天智能社会的现实。随着科学技术发展的日新月异，AI时代正在悄然到来，而机器人工程也随之成为高校本科专业的新宠。

作为本科一个新晋专业，机器人工程到底是什么？本科开设哪些课程？工作前途怎样？为帮助广大考生及家长了解该专业，阳光高考特别采访了东南大学自动化学院党委副书记兼副院长金立左、东北大学招生办老师王宏阳以及中国矿业大学矿山机器人研究所常务副所长朱华教授，来为大家详细地理解阅读机器人工程。

自上世纪60年代美国第一台工业机器人诞生以来，历经50余年，机器人产业经过初始阶段的低迷，在近些年开始迅速崛起并日趋完善。目前，机器人分为四类，即工业机器人、服务机器人、仿生机器人和智能机器人。机器人技术也被人们誉为“最高意义上的自动化”、“人类社会的里程碑”、“制造业皇冠顶端的明珠”。

据东北大学招办王宏阳老师介绍，机器人工程专业是顺应国家建设需求和国际发展的新趋势而设立的一个新兴专业，属于典型的新工科专业，有着非常强的新颖性、综合性和实践性。2016年被教育部批准成为本科新专业，是教育部重点扶持的新专业之一，近年来得到了社会的广泛关注。

机器人工程是一门在真实世界环境下将感知、决策计算和执行驱动组合在一起的应用交叉学科和技术。机器人工程专业是以控制科学与工程、机械工程、计算机科学与技术、材料科学与工程、生物医学工程和认知科学等学科中涉及的机器人科学技术问题为研究对象，综合应用自然科学、工程技术、社会科学、人文科学等相关学科的理论、方法和技术，研究机器人的智能感知、优化控制与系统模块设计、人机交互模式等学术问题的一个多领域交叉的前沿学科。

关于目前高校机器人工程专业开设的课程，东南大学自动化学院党委副书记兼副院长金立左老师说：“目前不少高校开设了这个专业，专业课程内容不同点大多数表现在大类基础和系统综合设计课程内容上，大致分两类：电气与计算机类（AI机器人）和机电类（机械电子与机构）。相同之处在于强调实验和实践，强调嵌入式软件编程，开设课程一般覆盖统一机器人学（Unified Robotics）涉及的换能、感知、驱动和导航，还有面向人机一体化智能系统的工业机器人系统课程。”

由于机器人工程专业是个交叉学科，每个学校的行业背景、研究基础和优势学科各不相同，培养方案和课程教学体系也不完全一样，这从机器人工程专业在各校的所属院系可见一斑。例如，东南大学的机器人工程专业开设在自动化学院，东北大学则开设在机器人科学与工程学院，中国矿业大学是开设在机电工程学院。所以各校本科阶段具体的课程设置还是有差异的，感兴趣的同学能查看具体的高校专业和课程设置情况。

机器人工程、智能科学与技术都是新工科中的热门专业，看似和人工智能、机器人有关，它们有什么相同点和不同点呢？

智能科学与技术和机器人工程都是工学专业，都是以研究和发展人工智能理论和技术为目标的新兴学科。从专业目录中的所属门类看，智能科学与技术专业属于计算机类下的特设专业，而机器人工程专业是2016年教育部新增本科专业，属于自动化类下的特设专业。

关于二者的区别，东北大学王宏阳老师说：“某一些程度上来说，智能科学与技术专业是让机器通过一定的方式判断、决策并控制机器人如何行动，是研究大数据分析、智能决策，以算法加软件为主，研究对象偏软；而机器人工程专业是集信息、电子、计算机、控制和机械及认知生物等技术为一体，以研发出能够最大限度模拟生物体的机电控一体化智能系统为目标，所研究的对象更偏硬一些”。

机器人技术是一个多学科交叉的新兴技术领域，在中国制造2025中被列为要重点突破的十大领域之一。2015年《机器人产业“十三五”发展规划》发布，机器人就业岗位被列为未来十大高薪岗位之一。2017年国务院下发《新一代AI发展规划》，目标是到2020年，我们国家的人工智能产业竞争力要进入国际第一方阵。

2015年，《中国制造2025》明确提出将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一。同年，《机器人产业“十三五”发展规划》正式发布，机器人发展迎来黄金时代，同时，机器人就业岗位被列为未来十大高薪岗位之一。

2023年初，工业和信息化部等17部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，加快推进机器人应用拓展。《方案》提出，到2025年，制造业机器人密度较2020年实现翻番，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升，机器人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。

东北大学王宏阳老师说：“当今世界各国都在积极发展机器人产业，认为它是继互联网之后又一个产业爆发点。未来我国人工智能行业发展前景广阔，而机器人技术是人工智能理想的载体，两者的发展是相互促进的，因此，可以说机器人工程专业的就业前景十分广阔。”

据工业和信息化部有关统计，我国工业机器人应用覆盖国民经济60个行业大类、168个行业中类。2021年我国制造业机器人密度达到每万人超300台，比2012年增长约13倍。

与劳动密集型产业不同，人工智能行业属于智力密集型产业。随着人工智能的井喷式爆发，技术对人才的需求不断提升。据《央广网》消息，我国机器人工程专业人才缺口超过500万人，供需比例仅为1：10。随着机器人在各个行业大规模普及应用，以及AI产业的快速发展，社会对于机器人工程专业人才的需求将会更加迫切。

东南大学自动化学院党委副书记兼副院长金立左老师介绍，目前市场的人才缺口是明显的，主要缺乏的是机器人自动化人才和人工智能软件与算法人才。

“机器人工程专业的人才需求大多分布在在工业机器人整机制造企业，服务机器人研发制造企业，特种机器人研发制造企业，和相关产品和服务的销售公司”，中国矿业大学朱华教授介绍说，“毕业生主要是做机器人工程领域内的机器人整机、核心零部件、控制管理系统设计，以及机器人系统应用等相关领域的科学研究、技术开发、应用维护及管理工作。”

机器人工程专业的学生具有厚基础、宽口径、重实践、富创新的特点，还有融合掌握多学科基础理论的优势。从事机器人相关领域工程技术人员平均收入一般要远高于同期毕业的其他专业学生。在美国，机器人工程本科毕业起薪6万美元/年，在国内机器人工程毕业生从事的职业也属于中高收入，当然这和学生就业岗位也有一定的关系，具体因机电类、电子信息软件类、算法类有所差别。

由于人工智能的火爆，慢慢的变多的考生和家长开始关注与机器人相关的专业。与此同时，本科院校也逐渐设立机器人工程专业并开始招生。2016年，东南大学率先开设了该专业；2017年，东北大学、湖南大学等25家本科院校紧随其后；2018年，北京航空航天大学、中国矿业大学等60家本科院校增设该专业；目前，已有260余所高校在本科阶段开设了该专业。

机器人工程是个交叉性强的学科，很难说完全归属于哪个独立的学科。国内各高校开设的机器人工程专业培养方向各具特色，这主要是依托于不同的院校特色和行业背景。主要方向有：机械工程专业、自动化专业、电气工程专业等。

例如，东南大学该专业的优点是依托控制科学与工程学科，并联合仪器科学与工程、机械工程、计算机科学与技术及电子信息合作建设。

东北大学的该专业优势侧重智能机器人方向，以智能机器人为主要研究对象。该专业隶属于一级学科国家重点学科“控制科学与工程”，拥有“机器人科学与工程”“模式识别与智能系统”两个二级学科。

中国矿业大学的优点是长期致力于矿用特种机器人技术的研发与应用，并开展了大量的煤矿采掘工作面无人化技术与智能装备等方面的研发。

中国矿业大学朱华教授提醒各位高考考生，“机器人工程专业是一个新专业，各高校办学经验和办学模式各有不同，请考生通过你自己的情况和所在地的考情合理填报有关专业。”

考生报考时要注意，目前获批开设的本科院校并非在所有省都有招生计划，还有的高校是按大类招生。这里想要提醒考生家长注意的是，即使是按大类招生，各院校开设的专业数量和专业方向也是不一样的。

例如，东南大学的机器人工程专业开设在自动化学院，2016年开始本科招生，按自动化大类招生，包含自动化和机器人工程2个专业。中国矿业大学的机器人工程专业开设在机电工程学院，2018年开始本科生招生，今年招生按照机械大类招生，含机械工程和机器人工程2个专业。学生入校后大二年级开始分流，通过你自己的兴趣爱好和基础选择专业。

因此，考生在选择时，需根据各校招生专业，弄清所报院校的大类中是否包含该专业，对准专业再选择院校。

什么样的学生更适宜学习机器人工程专业呢？据东北大学招生办王宏阳老师介绍，机器人工程是个典型的工科专业，课程将大量涉及多种编程实践，特别是算法编程，不仅学习算法同时要将算法编成软件。需要同学有良好的数理基础、强烈的编程兴趣和优秀的动手能力。另外，良好的外语读写能力也必不可少。外语好的学生能够率先获知和掌握新的动向，也更加容易学习国外的先进技术。

东南大学自动化学院金立左副院长和中国矿业大学朱华教授也都表示，希望报考机器人工程专业的学生拥有非常良好的数理基础和空间想象力。喜欢动手操作实践，有探索精神和挑战意识的学生学习成长的培养空间更大。