工厂在特朗普总统的一系列美国恐怖经历中占核心地位。用他的话来说，全球化导致我们的工厂“关闭”、“锈坏”，“像墓碑那样散落在我国各地”。

  不过，这是你也许可以叫可选事实的情况：美国工厂仍然制造了很多东西。2016年，美国制造业创了一个记录，生产了比以往任何一个时间里都多的东西。但你没听到很多关于这一个记录的沾沾自喜，因为制造商没有用很多人就生产出了所有这么多东西。由于自动化，我们现在制造的产品数量比我们在1987年制造的增长了85%，但所用的工人数只有1987年的三分之二。

  这表明，虽然特朗普可以威逼制造商留在美国，但他不能强迫它们雇用很多的人。相反，企业很可能将投资大量的机器人。

  形状各异的工业机器人在完成着一系列的工厂工作，从用来装配汽车的精确控制的巨大机械臂，到包装精美糕点的小巧玲珑机器，它们都是美国发明的。但在过去几年里，中国政府已经投资了数十亿美元，要把中国变成世界的机器人仙境。

  根据行业贸易组织国际机器人联合会(International Federation of Robotics)的数字，中国在2013年已变成全球上最大的工业机器人市场。如今，中国正朝着另一个大目标努力：成为用于工业、农业和一系列其他应用的机器人的最大生产商。

  机器人行业的专家说，这个目标可能还需要十年的时间，但他们几乎看不到能阻碍中国最终主导地位的东西。

  加州大学圣地亚哥分校与环境相关的机器人技术研究所(Contextual Robotics Institute )主任亨里克·克里斯坦森(Henrik Christensen)说，“如果你比较一下中国和美国在这方面的投资的话，你会看见我们一定输。中国的投资是以数十亿计的。我没看到美国有这种规模的投资。没有这种投资，我们就将失败。毫无疑问。”

  有一个解决这一个问题的办法，但它具有政治危险：那就是美国应该投资机器人。从事互联网和体育行业的企业家（也是特朗普的主要敌人）马克·库班(Mark Cuban)最近呼吁总统，为机器人技术提供1000亿美元的资金。行业杂志《机器人报告》(The Robot Report)的出版人兼主编弗兰克•托比(Frank Tobe)表示，政府投资是当务之急。

  “我们最好做点什么，不然的话我们就落后了，”他说。“我们该进入机器人行业，而不单单是外国机器人的使用者。”

  如果我们不这么做，研究机器人技术的学者说，总统的制造业复苏计划可能会适得其反。今天，我们买很多中国人在中国制造的东西。明天，我们将买美国制造的东西，但那是中国机器人制造的。

  中国是怎么学会爱机器人的对我们有启发性。多年来，中国的主要卖点是廉价劳动力。但在过去几十年里，中国的人口变老了，也变得更富裕了，中国工人的工资上涨的速度高于中国经济稳步的增长速度。中国领导人担心，制造商会被高工资赶走。就像美国制造商的活儿被中国拿走那样，中国制造商的活儿将被印度、越南和其他亚洲的发展中经济体拿走。

  所以中国人干了中国人做的事儿：他们在中央层次设计了一个复兴。在接连几个五年经济计划中，政府推出了一系列的制造业改革。其中心思想之一就是自动化。地方政府为企业购买和制造机器人提供了数十亿的补贴。政府一直特别感兴趣的是能够适用于中国汽车厂的机器人，人们一直批评中国汽车厂的制造质量。用机器人来制造汽车，不仅能节省人力成本，政府还认为，它们能制造出更好的汽车来。2014年，中国国家主席习曾呼吁掀起一场“机器人革命”。

  像其他中央设计的方案一样，中国机器人计划的实施并非没有遇到麻烦。它出现了过度投资和浪费的问题，而且许多中国机器人企业并没有制造出非常好的机器人。

  “许多机器人的质量很差，安全和设计标准真的很糟，”东西方中心(East-West Center)的高级研究员迪埃特尔·恩斯特(Dieter Ernst)说，该中心是一个旨在改善亚美关系的组织。“据说中国有100多家机器人制造商。我认为，这一些企业中大约有50家也许能活下去。”

  但中国政府和中国的公司仍在坚持着。恩斯特预计中国机器人行业会有缓慢、稳定的增长。他预计，在未来5到10年内，中国的机器人行业将生产出与德国和日本相当的工业机器人。

  在战略与国际研究中心研究中国的学者斯科特·肯尼迪(Scott Kennedy)说，“中国没有对自动化的优缺点进行的公开讨论。他们不谈论全球化或可能的自动化所带来的社会上的失败者。”

  而在美国，似乎我们讨论的都是输。特朗普上台的部分原因是，他凝聚了选民中的一种感觉，那就是我们相对中国已经失去了优势。他承诺把就业带回美国。在一个大放厥词、不能容纳细微的政治气候下，对机器人的投资将会被视为对他挽救制造业工人承诺的背叛。

  然而，那会是一个错误。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的克里斯坦森指出，即使是最自动化的工厂仍然要雇人。在某些特定的程度上，对机器人技术的投资可能会让公司更容易在美国而不是在中国建立工厂，所以，对机器人的投资非常有可能会在美国创造新的就业机会。

  此外，美国在机器人技术方面拥有的很多优势是中国所没有的。美国大学里有一批世界一流的机器人专家。美国拥有一种知道怎么创建新的大公司的创业文化。在最先进的机器人技术方面，美国处于领头羊。例如，美国公司是手术机器人的主要供应者，在“协作机器人”领域也处于前沿地带，这种机器人能与人联手工作。

  克里斯坦森说：“所有这些机器人技术都是在美国发明的，但我们基本上开放给其他公司，让他们降低它的成本，现在我们从他们那里购买它。从某一种意义上说，我们不是很擅长守护我们在领先领域的竞争力。”

  机器人专家说，这就是大量政府资金的用武之地。和中国一样，特朗普的支持可以把机器人技术中最具独创性的想法转变为美国经济中的一个结构性优势。

  “我们可以从中国的例子中学到的是，政府在发展机器人产业方面发挥着培育和推动作用，”恩斯特说。“我们也能这样做。而且我们一定要这样做。

  美国制造业的结构调整，对于未来的经济稳步的增长、创造新的就业机会和确保美国制造业的竞争力都至关重要。这要求在基础研究、新技术的研发以及将研究成果和技术成果整合到制造业系统等方面提供资金支持。

  将美国国家资源的一小部分投入到制造业将获得极高的性价比，并且资源的高效生产将使美国的消费者受益,并可支持在美国这个重要经济领域数百万计的员工。这能确保美国在能达到退休年龄的工作人员比例逐年减少的情况下仍能保持经济的增长。制造业的研究与发展也会使卫生保健、农业及交通运输业受益，并且加强美国的资源、国防及能源安全。在未来五十年，由此产生的一系列研究活动将大幅度的提升“美国制造”的质量并且提升生产力。这一战略已经体现在美国政府主导的“先进制造伙伴关系”（AMP）与“国家制造业创新网络”（NNMI）计划中。

  机器人技术是一个可以彻底改变制造业的关键性革命技术。美国的工人已不再向往工厂中的低端工作，同时由于社保及医疗保险费用的增加，美国工人的人力成本也开始增加。即使我们也可以负担工人的人力成本，小型的、复杂的生命周期较短的工业机器人产品依然需要扩大其适应性、精度、可靠性等能够超越人类工人的技能。先进的机器人及生产自动化能够：

  4）允许工厂使用机器人团队，利用人类与机器人的不同技能优势（人类的智慧与灵巧，机器人的精度、强度及可重复性）；

  切实有效地使用机器人将会增加美国人民的就业机会、提高相关工作的质量，提升美国在全球的竞争力。基于以上优势，NCR、思科、苹果、联想、特斯拉等公司已将它们新的工厂设置在美国境内。它们期望利用机器人技术及自动化技术支持其公司继续蓬勃发展。

  以上总结了机器人及自动化技术在美国制造业以及在美国经济中所占的主体地位，描述了机器人及自动化技术将在何处大幅度的提升生产力，并展现了一个具有远见的研究与发展路线图，使美国的国家投资能够对这些重点研究领域起到推动作用。

  本文总结了制造与自动化机器人技术研讨会的相关活动和结论，由美国国家科学基金会支持的“Robotics-VO”组织赞助了该研讨会。该研讨会是更新《美国机器人路线图：从网络到机器人》的五个研讨会其中之一。该研讨会的内容是根据过去的四、五年中机器人领域的发展一直更新路线图。在报告中提出的研究计划将明显地增强美国的制造业经济，将有利于形成一个受过良好训练的并具有高超技术的生产线，创造新的就业机会，并且将在美国经济的再次崛起起到重要的作用。

  在这里，“自动化”和“机器人”都有特定的含义。根据电子和电机工程研究所机器人和自动化学会的定义，机器人技术主要指装配有传感器和促动器的系统，能够自动化或者半自动化地和人类进行合作。机器人的研究强调应对无条理环境的智能性和适应性，而自动化的研究主要是针对有条理的，有明确结构的环境中长时间工作的自动化系统的效率，生产力，质量和可靠性。

  我们的目标有两个层面：第一，揭示机器人和自动化技术在美国制造业中的策略重要性；第二，提出可使用机器人和自动化技术提高生产力的案例。

  上世纪经济发展的基础来自于工业化，而核心就在于制造业。制造业部分提供了12%的美国GDP 和9%的总就业。美国总出口的70%也归功于制造业。因此，制造业代表了国家整体健康经济的重要环节。在制造业当中，机器人产业总值达到了八十亿美元，并以每年 9%稳定增长。这个核心的机器人工业受到了制造业的全力支持，例如提供仪器，附属的自动化设施以及系统的整合，一共贡献了300亿美元的工业总值。

  在过去30年里，美国的制造业经济产生了深远的变化。除了对加拿大，中国，墨西哥和日本显著的贸易逆差，制造业仍旧是美国经济的主要部分。制造业包含了所有物品的生产制造，从消费电子到工业设施，贡献了12%的美国GDP和9%的就业。美国制造业生产力超越了主要的竞争对手。在所有国家中，无论是单位时间和单位员工的平均生产力，美国都处于第一位。美国人均生产力持续增长，在过去三十年里生产力翻倍。实际上，正是逐步的提升的生产力使得美国制造业在经济衰退中保持竞争力，并在面对其他迅速增加的经济体，例如中国和印度时复苏。生产力的增长和效率主要归功于技术的革新和其在产品设计以及生产的全部过程中的应用。目前，中国被认为是制造业的领头羊，但是预计在2020年，美国制造业在产值和生产力方面都将超越中国。

  然而，这种关系会一直变化。潜在的国外竞争者正在开展改善制造业过程的基础研究和教育。另一方面，美国制造业的成果也在被用于科学研究，在过去十年时间里保持着稳定的进展。在这段时间里，美国制造业用于投资及开发的资金基本没有变化，而在全球视角下，美国总的研究发展经费已经下降至只有30%。有时候，我们的外国竞争对手用同样的创新技术，但是用很少的劳动力成本来削弱美国的统治地位，所以美国制造业面临着慢慢的变大压力。美国的工业产品贸易差额以每十年500亿美元的速度下降。此外，随着人口老龄化，工人的数量也在急剧减少。乐观估计，到2050年，每两位工人就要供养一位退休工人。所以，机器人工人一定要满足人类工人数量减少的同时增加工业生产力的要求。最后，机器人与自动化技术的巨大进步将会是下一代高的附加价值产品的关键。依靠先进传感器与微电子的纳米尺度嵌入式计算机产业不再是劳动密集型产业可以胜任的。

  反观中国、韩国、日本以及印度，正大力投资于高等教育与研究机构。印度与中国都正在有系统地召回他们在美国培养的科学家与工程师。美国的竞争者们还在机器人技术和与制造相关的特定领域开始动摇美国的主导地位。韩国每年投资1亿美元，连续投资十年(2002-2012)至机器人技术探讨研究与教育相关项目。欧盟投入了超过6亿美元用于研发机器人技术及其认知系统，并且另外拨款9亿美元至与制造业机器人相关的地平线计划。日本也将在未来十年之内投入三亿五千万美元至仿人类机器人、服务机器人研发，并且宣布将在未来5年投入10亿美元使日本成为工业机器人技术的全球领导者。与上述国家投资额度相比，美国联邦政府投资的资金是非常不足的。

  并且，机器人技术对于自动化物流也具备极其重大意义。亚马逊在2012年花了7亿美元收购Kiva Systems公司，使它能够将最好的技术用于数据库自动化。此外，苹果和联想在使用机器人系统之后已经不将亚洲作为其降低生产所带来的成本的第一选择。在过去的十年里，中国工人的工资增幅为340%，而美国工人的工资增长则低得多。此外，特斯拉公司在加利福尼亚州开设了一个制造可代用燃料汽车的工厂，它应用了高度的自动化，这使它能继续在美国生存。

  美国商务部与美国竞争力委员会分析了大量的公司及其综合年增长率，各主要工业行业分类数据如下表所示。

  制造业目前的增长领域包括物流、物料搬运以及机器人技术。鉴于制造业的重要性，考虑怎么利用机器人等技术增强美国制造业是非常有必要的。

  许多先进的技术都已证明，一旦技术被引入广阔的消费市场，一定会引起创新的增加与成本的降低。最显著的例子就是个人计算机与移动通讯的出现。这两种技术最初都是因为企业的需要而进行研发。一旦这些技术被引入消费市场，企业投入的研发金额便成倍增加，导致了技术的快速地发展与成本的显著降低。同时，这也刺激产生了大量新兴行业与公司的建立。目前，这一些行业与公司贡献了很大比例的GDP并且正主宰着美国股市。

  对机器人以及机器人有关技术市场的培育也会造成类似影响。一个简单的例子就是微软为家用电脑游戏市场开发的Kinect接口。它在语音与手势互动方面具有优势，使其在数量众多的商业应用中极具卖点。机器人技术“消费化”的另一个优点是使工人对机器人更熟悉。当人们习惯于在生活中与机器人进行互动时，才能更加适应与机器人一起工作而不会将其视作威胁。比如，拥有iRobot公司生产的自动真空吸尘器的消费者中，有三分之二的消费者为他们的吸尘器取名字，并且有三分之一的消费者承认他们会带上吸尘器去拜访朋友。

  今天的美国制造业就像是20世纪60年代的数据库技术，只是一个拼凑起来的解决方案，缺乏严格的方法论指导，没有办法进行科学地创新。1970年，IBM的数学家Ted Codd发明了关系代数，一个高等的数学数据库模型。这项技术获得美国联邦政府的资助，并最终成长为如今140亿美元的数据库产业。若能够发展出类似的模型，制造业将极大地受益。就像将两个数字相加的方法并不依赖于你所使用的铅笔，制造业的抽象模型也应该与产品是被单一地制造出来还是由生产线组装生产完全无关。

  另一个例子是图灵机，由阿兰•图灵于20世纪30年代发明的一个高等抽象模型，从而确立了如今高科技产业的数学与科学基础。与图灵机类比，制造业的抽象模型也将为设计、自动化以及制造业带来非常大的回报。目前，计算机领域与信息科学的发展使将物理制作的完整过程模型化、以及使研究人员“将图灵机带进制造业”成为可能。其最终的结果，则会像数据库及计算机一样，使美国制造业所生产的产品具有更高的质量、更好的可靠性、更低的成本以及更快地进行交付。

  通过改进机器人技术和培养高素质的工作人员，能更加高效的应用机器人技术，这将提高美国就业和全球竞争力。传统的流水线工人目前已到即将退休的年龄，他们还没有接受使用机器人技术进行工作的训练，并且其保险及医疗成本也在逐年增加。即便能够负担用工成本，生产下一代小型化、复杂化工业产品所需要的适应性、精确度以及可靠性都已超出了工人的能力。在制造业中广泛地引入先进的机器人技术与自动化技术将会：

  4）工厂可以雇佣人-机混合团队以充分的利用彼此的技能与优势（比如人类跟善于处置突发事件以保障生产线的运行，而机器人长于完成精确性及重复性高的工作还可以举起沉重的物件）；

  5）减少昂贵的医疗问题（如腕管综合症、背部受伤、烧伤以及吸入有毒气体及蒸汽造成的损伤）；

  在制造业上来投资可以重振美国制造业。将国家的小部分资源投入到经济高效资源节约型的制造业中，能够使美国的消费者受益并且支持在这一重要经济领域工作的数百万工人。上述投资还能惠及医疗保健、农业以及交通运输业，同时能增强国家在国防、能源及安全方面的资源建设。在未来五十年，由研究产生的一系列有利结果将极大地提高“美国制造”的质量，并且使美国制造业蒸蒸日上。

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