【山证产业研究】具身智能:迈向人机共生的星辰大海
要点
具身智能开启人机共生新时代。具身智能正在迅速崛起,并在机器人、自动驾驶、智能制造等领域展现出巨大潜力,被认为是实现通用人工智能的重要路径之一。具身智能是指通过机器人等物理实体与环境交互,能进行环境感知、信息认知、自主决策和采取行动,并能够从经验反馈中实现智能增长和行动自适应的智能系统。当前,具身智能正逐步迈向产业应用阶段。黄仁勋曾强调 “人工智能的下一个前沿是物理AI”,并预测“通用人形机器人的ChatGPT时刻即将到来”。
政策引领具身智能产业迈向创新高地。国家层面政策密集出台,重点支持方向包括机器人关键技术的突破,在制造、农业、养老、医疗、商业、特种领域的应用等,同时积极应对技术发展带来的伦理和社会挑战,确保其健康、可持续发展。地方层面,北京、深圳、上海、重庆、杭州等一线及新一线城市纷纷超前布局具身智能产业。
具身智能产业蓬勃兴起,势不可挡。2035 年到 2040 年人形机器人整机市场规模有望达到约 1 千至3 千亿元,2045年后,可达约 10 万亿元级别。从产业链来看,上游环节是具身智能产业的基础,主要包括芯片、传感器、控制器、电机、通信模组、能源管理等,中游环节是产业链的技术核心,涉及AI算法、操作系统、云服务以及中间件的开发与集成,中游环节是整个产业链的技术核心,下游环节是产业链的最终输出端,涵盖了机器人、自动驾驶载具等主要产品,以及多元化应用。具身智能领域的专利布局正成为各国科技竞争的焦点,中国已成为人形机器人技术专利主要申请国,若以有效发明专利计算,中国排名全球第二。中国人形机器人领域专利集中度较低,活力较强。人形机器人赛道的热度持续升温,科技巨头纷纷布局、初创公司相继涌现、行业发展迅速,从具身智能创业浪潮的主要参与者来看,主要包括科技大厂、传统机器人公司和新生代的具身智能创业公司等。
风险提示:
具身智能技术进展不及预期、AI技术与产业融合不及预期,具身智能下游需求不足等。
【1.具身智能开启人机共生新时代】
人工智能的下一个浪潮将是具身智能
在未来的人机共生世界中,人类与机器将不再仅仅是简单的使用者与工具的关系,而是形成一种深度的、相互赋能的伙伴关系。智能机器将融入生活的每一个角落,从家庭到工作场所,从医疗到交通,它们以高度的自主性和适应性,为人类提供服务。这种人机关系的核心是“具身智能”,它将打开未来世界的大门,迈向人机共生的星辰大海。
近年来,随着机器人技术、传感器技术和深度强化学习的快速发展,具身智能正在迅速崛起,并在机器人、自动驾驶、智能制造等领域展现出巨大潜力,被认为是实现通用人工智能的重要路径之一。具身智能是指通过机器人等物理实体与环境交互,能进行环境感知、信息认知、自主决策和采取行动,并能够从经验反馈中实现智能增长和行动自适应的智能系统[1]。通俗理解,具身智能实际上就是人工智能和机器人的深度结合,是长了身体的智能[2]。
当前以ChatGPT为代表的离身智能实现了智能涌现,此类大模型对互联网上大量图文信息的处理和学习,本质上是“读万卷书”的过程,更多的是在数字空间、虚拟空间、信息空间的交互,而不具备与物理世界交互和学习的能力,无法取代“行万里路”所带来的体验[1][2]。
具身智能正逐步迈向产业应用阶段。1950年,图灵在论文中探讨“机器是否能思考”这一问题,并认为人工智能的终极形态是像人一样能与环境交互感知,自主规划、决策、行动和执行的机器人或仿真人,具身智能的概念开始萌芽[1][3]。经历了1980至1990年代的理论发展与早期探索,进入2000年代具身智能研究开始融合如机构学、机器学习、机器人学等跨学科方法和技术,表明其进入了跨学科融合与技术突破阶段。随后深度学习快速发展,推动了具身智能快速发展,2020年以来,具身智能已经成为人工智能的重要分支,收到了科技界的广泛关注,并逐步进入产业应用。英伟达的CEO黄仁勋认为具身智能将引领人工智能的下一波浪潮,他曾在多个场合表达过这一观点。在ITF World 2023半导体大会上,黄仁勋表示人工智能的下一个浪潮将是具身智能,即能理解、推理、并与物理世界互动的智能系统。在2025年初的CES展会上,黄仁勋在演讲中反复强调 “人工智能的下一个前沿是物理AI”,并预测“通用人形机器人的ChatGPT时刻即将到来”。
图1:具身智能的发展历程
资料来源:36氪研究院,山西证券研究所
具身智能的三要素
具身智能同时具备“本体+环境+智能”三要素[1]。具身智能的本体是指其物理实体,是连接数字世界和物理世界的关键部分,主要形式包括人形机器人:外形与人类相似,具备较高的灵活性和适应性,能够执行复杂任务,如家务劳动、医疗护理等;四足机器人:具有良好的稳定性和通过性,适合在复杂地形中移动和作业,例如救援、勘探等场景;轮式机器人:移动效率高,适用于室内导航、物流配送等场景;履带式机器人:越野能力强,适合在恶劣环境中作业,如建筑、农业和灾难恢复等;固定基座机器人:结构紧凑、操作精度高,常用于工业制造、实验室自动化等;此外还包括机械臂、自动驾驶汽车、无人机等其他形式。
具身智能与环境的交互能力是指智能体通过多模态感知系统(如视觉、触觉、听觉等)实时获取环境信息,结合内部认知模型对信息进行处理和理解,并据此做出决策,通过物理动作或行为与环境进行有效互动,同时在交互过程中不断学习和适应环境变化,以完成复杂任务并实现自主优化的能力。
“智能”强调不仅通过算法和计算实现智能,还通过本体与物理世界的交互来展现和发展智能[1]。通过身体与环境的持续交互(如感知、动作和反馈)不断积累经验、优化行为策略和提升认知能力,从而实现智能的进化。这种进化过程体现了智能在动态环境中自我学习和适应的特性,与传统智能仅依赖计算的模式形成鲜明对比。
图2:具身智能的三要素
资料来源:中国信息通信研究院和北京人形机器人创新中心有限公司,山西证券研究所
图3:具身智能产品举例
资料来源:宇树科技,鸿蒙智行,追觅科技,山西证券研究所
【政策引领具身智能产业迈向创新高地】
国家层面,推动技术创新和产业生态完善
近年来国家层面密集出台关于具身智能的政策,充分表明了具身智能在国家战略中的重要地位。政策的重点支持方向包括机器人关键技术的突破,在制造、农业、养老、医疗、商业、特种领域的应用等,同时积极应对技术发展带来的伦理和社会挑战,确保其健康、可持续发展。国家层面的政策支持表明具身智能已成为推动科技进步、产业升级和社会变革的重要力量,同时也反映了我国在这一领域的战略布局和前瞻性思维。
表1:近年来国家层面关于具身智能的相关政策或文件
资料来源:政府网站,山西证券研究所
地方层面,一线和新一线城市超前布局
近年来,北京、深圳、上海、重庆、杭州等一线及新一线城市纷纷超前布局具身智能产业。
如北京致力于通过突破重点技术、打造产业生态等方式,成为具身智能发展高地;深圳依托其在电子信息和智能制造领域的优势,加速布局具身智能产业,重点发展人形机器人及相关技术,推动产业向高端化、智能化迈进;上海凭借其强大的科技研发能力和产业基础,加快建设人工智能“上海高地”,打造人工智能世界级产业集群;重庆、杭州也展现出在具身智能领域与一线城市同台竞技的决心与实力;广东、浙江、安徽等经济水平较发达省份也纷纷布局具身智能产业。
表2:近年来地方层面关于具身智能的相关政策或文件
资料来源:政府网站,山西证券研究所
【具身智能产业蓬勃兴起,势不可挡】
市场空间迈向万亿规模
当前,具身智能领域中人形机器人和自动驾驶汽车被认为具有较大潜力。人形机器人凭借其与人类相似的形态和灵活的交互能力,展现出在服务、工业等多种场景中的广泛应用前景;而自动驾驶汽车则通过智能化的感知与决策系统,推动交通运输向更高效、更安全的方向发展。两者都在技术进步和市场需求的推动下,不断拓展应用场景,成为具身智能最具潜力的发展方向。
可以从功能的实现上,将人形机器人划分为5个能力等级[4]。据中国信息通信研究院,从Lv1级到Lv5级分别为基础能力实现、初级智能实现、场景智能实现、多场景适配、全面智能实现。
图4:人形机器人5个发展等级
资料来源:中国信息通信研究院,山西证券研究所
中国信通院预测,从现在到 2028 年,全能型人形机器人将整体处于 Lv1 等级,主要落地场景为科学研究,我国整机市场规模约在20 至 50 亿元。2028 年到 2035 年进入 Lv2 等级,场景以特种应用为主,并逐步进入工业领域,市场规模达到约 50至 500 亿元。2035 年到 2040 年进入 Lv3 等级,工业场景形成规模,服务场景逐步落地,市场规模达到约 1 千至3 千亿元。2040 年到 2045 年进入 Lv4 等级,工业和服务场景均实现规模化应用,市场规模达到约 5 千至 1 万亿元。2045年后,人形机器人有望进入各行业领域,整机市场规模可达约 10 万亿元级别。
图5:2024-2035年我国人形机器人市场规模预测
资料来源:中国信息通信研究院,山西证券研究所
图6:2035-2045年我国人形机器人市场规模预测
资料来源:中国信息通信研究院,山西证券研究所
智能驾驶汽车的出现对具身智能的发展产生了深远的影响。具身智能强调智能行为与身体和环境的紧密联系,而采用了端到端方案架构的智能驾驶汽车正是这一理念在交通领域的生动体现。它通过传感器、摄像头等设备感知周围环境,将车辆视为一个智能主体,使其能够在复杂的路况中自主决策和行动。这种高度集成的感知与决策系统不仅推动了具身智能在技术层面的进步,也拓展了我们对智能主体与环境交互方式的理解。
智能驾驶蓬勃发展,渗透率迅速提高。2023年,全球自动驾驶乘用车渗透率为69.8%,中国自动驾驶乘用车渗透率达74.7%。未来含智能驾驶功能的乘用车渗透率有望连续攀升,且中国渗透率有望持续高于全球。中商产业研究院测算2023年中国智能驾驶产业市场规模达3301亿元,2024年将达3832亿元。智能驾驶产业作为正处于风口上的产业,市场前景广阔,未来也将成为推动汽车产业转型升级的重要力量。
图7:全球及中国自动驾驶乘用车渗透率
资料来源:《黑芝麻智能招股书》,山西证券研究所
图8:中国自动驾驶市场规模趋势
资料来源:中商产业研究院,山西证券研究所
产业链深度融合创新
具身智能产业链上游奠定硬件基础,中游打造技术核心[3]。据36氪研究院,上游环节是具身智能产业的基础,主要包括芯片、传感器、控制器、电机、通信模组、能源管理等,为中游和下游提供了必要的硬件支撑,这些基础设施的质量、性能和可靠性直接影响到中游产品的整体性能和下游应用的实际效果;中游环节是产业链的技术核心,涉及AI算法、操作系统、云服务以及中间件的开发与集成,中游环节是整个产业链的技术核心,不仅负责实现智能设备的各项功能,还为下游应用提供技术支持和解决方案,推动整个产业链的创新和发展;下游环节是产业链的最终输出端,涵盖了机器人、自动驾驶载具等主要产品,以及这些产品在工业制造、服务业、医疗康复、教育娱乐、交通出行、公共安全等领域的多元化应用场景,这一环节直接面向市场和消费者,是产业链价值实现的最终体现[3]。
图9:具身智能产业图谱
资料来源:36氪研究院,山西证券研究所
专利技术竞相布局
专利布局对于具身智能产业而言,是构建技术壁垒、提升竞争力、推动技术创新与合作、加速商业化落地以及增强国际话语权的关键战略工具,具身智能领域的专利布局正成为各国科技竞争的焦点。从人形机器人角度来看,日本、中国、韩国、美国和法国是持有专利数量最多的国家。据人民网研究院,中国已成为人形机器人技术专利主要申请国,截止2023年11月,中国是全球申请人形机器人技术专利最多的国家,累计申请数量达6618件,以有效发明专利计算,中国共拥有发明有效专利1699件,仅次于日本,排名全球第二。
图10:全球各国人形机器人专利累计申请量
资料来源:人民网研究院,山西证券研究所
图11:全球各国人形机器人有效发明专利数量
资料来源:人民网研究院,山西证券研究所
中国人形机器人领域专利集中度较低,活力较强。据人民网研究院,专利集中度为该国数量前三的专利申请人专利申请数量,与该国专利申请总数的比值。中国的专利集中度整体呈下降趋势,并在2014年后在20%-30%间波动。因此,目前中国的专利集中度较低,可以推知,中国在该领域的竞争相对激烈,行业活力较强。相比之下,日本、韩国、欧洲等国家及地区的专利集中度较高,说明专利主要集中在行业的头部企业中,行业活力相对较低。从专利申请的技术路线来看,本体结构、智能感知、驱动控制是三个主要的技术专利布局领域,其中,关节、腿部、机器视觉、步态控制等技术是重点的专利布局分支。
图12:人形机器人技术专利集中度比较
资料来源:人民网研究院,山西证券研究所
图13:人形机器人分技术领域专利布局情况
资料来源:人民网研究院,山西证券研究所
从专利申请的国内区域来看,据前瞻产业研究院数据,截至2024年11月,广东人形机器人领域专利申请数量最多,达到1650项,江苏后期在人形机器人领域专利申请数量较多,发展趋势较好,2023年江苏人形机器人专利申请数量280项,广东申请数量256项[5]。
图14:中国人形机器人专利省市申请情况
资料来源:前瞻产业研究院,山西证券研究所
投融资热度持续升温
2024年国内创业与融资市场中,据IT桔子,人形机器人赛道的热度持续升温,科技巨头纷纷布局、初创公司相继涌现、行业发展迅速。2024年,国内人形机器人领域共发生了56起融资事件,总金额超过50亿元。从投资金额来看,相较于2023年的54.05亿元,人形机器人赛道2024年融资总金额为50.95亿元,整体资金投入规模差异不大。从投资频次来看,2024年投资方出手次数从 2023年的30次增长至56次,投资公司数量也从24家增加到40家。从投融资的轮次分布情况来看,天使轮和 A 轮融资的公司数量占比较大,分别为48%和36%,表明行业新玩家较多,赛道处于成长的初步阶段且竞争激烈。
图15:近两年国内人形机器人赛道融资交易情况
资料来源:IT桔子,山西证券研究所
图16:2024年获投人形机器人公司轮次分布
资料来源:IT桔子,山西证券研究所
从具身智能创业浪潮的主要参与者来看,主要包括科技大厂、传统机器人公司和新生代的具身智能创业公司等[6]。据量子位智库,科技大厂包括阿里、百度、腾讯、华为、小米等。如阿里通义千问联合有鹿机器人发布具身智能大模型LPLM,百度为优必选的人形机器人Walker S接入文心大模型,华为成立具身智能创新Lab且与乐聚机器人合作发布盘古具身智能大模型,小米成立独立的人形机器人公司,推出Cyberone机器人。传统机器人公司如优必选推出面向工业领域的人形机器人Walker S,宇树科技发布通用人形机器人H1,傅利叶智能发布通用人形机器人GR-1,乐聚机器人发布搭载开源鸿蒙系统的人形机器人“夸父”等。近年来也不断有院校、科技巨头等出身的专家学者创立具身智能企业,成为了具身智能浪潮的重要参与者。
风险提示:具身智能技术进展不及预期、AI技术与产业融合不及预期,具身智能下游需求不足等。
【参考文献】
[1] 中国信息通信研究院和北京人形机器人创新中心有限公司《具身智能发展报告(2024年)》.
[2] 熊友军.具身智能:打造人机共生的新时代[J].中国工业和信息化,2024,(10):6-10.DOI:10.19609/j.cnki.cn10-1299/f.2024.10.006.
[3] 36氪研究院《2024年具身智能产业发展研究报告》.
[4] 中国信息通信研究院《人形机器人产业发展研究报告(2024年)》.
[5] 前瞻产业研究院《2025年人形机器人产业发展蓝皮书》.
[6] 量子位智库《中国具身智能创投报告》.
报告标题:具身智能:迈向人机共生的星辰大海
分析师:王文杰
执业登记编码:S0760523100001
邮箱:wangwenjie@sxzq.com
分析师:徐雪洁
执业登记编码:S0760516010001
邮箱:xuxuejie@sxzq.com
报告发布日期:2025年1月23日
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(转自:山证绿色产业研究)